Определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул газа

ПГУПС

Лабораторная работа по физике № 137

«Определение средней длины свободного пробега
и эффективного диаметра
молекул газа»

Подготовила Рыблов Алексей Николаевич

КИБ-114

Проверил         

2001-10-10

Схема установки:

Краткая теория

Целью данной работы – определение вязкости воздуха, а также средней длины свободного пробега молекул, их эффективного сочетания и эффективного диаметра.

Переходя из слоя в слой за счет теплового движения, молекулы переносят импульс из слоя с большей скоростью в слой с меньшей скоростью. Благодао\ря этому скорости движения различных слоев газа выравнивается. Процесс выравнивание скоростей движение слоев газа за счет передачи импульса носит название вязкости или внутренней энергией газа. Поток импульса от слоя к слою будет постоянным. Он всегда направлен в сторону слоя с меньшей скоростью.

Импульс передаваемый за время t через сечение S перпендикулярно скорости движения слоя,

K=-ŋ dυ/dx*St

Пользуясь вторым законом Ньютона, F=-ŋ dυ/dx * S

Теория явлений переноса показывает, чтокоэффициент внутреннего трения η связан со средней длиной свободного пробега молекул ℓ следующим образом:

η=1/3 ρūℓ

Среднее растояние между двумя последовательными столкновениями

ℓ=1/ηδ

ℓ=1/4√2ηδ

ℓ=1/√2πd²n

Давление в колбе меньше атмосферного давления на величину давления столба житкости ρgh. При капельном режиме , так как атмосферное давление уравновешивает давление в колбе и давление в жидкости. ∆ρ=ρgh(t).

 ∆ρ=ρg(h1+h2/2)

Подсчеты

№		h1	h2	p	T,k	m1,кг	m2, кг	∆p	V,м2
1	162,946	21,5	21	654	23	58гр	79 гр	21250	10,50
2	85,312	21	20,5	654	23	79 гр	108 гр	20750	14,50
3	71,917	20,5	20	654	23	108 гр	142 гр	20250	17,00
4	59,397	20	19,5	654	23	142 гр	170 гр	19750	14,00
5	70,860	19,5	19	654	23	170 гр	201 гр	19250	15,50