Порядок выполнения работы. 1. Закрыть кран делительной воронки и налить в неё воду до уровня 250-320 мм

 

1. Закрыть кран делительной воронки и налить в неё воду до уровня 250-320 мм.

2. Вставить плотно в горло делительной воронки пробку с капилляром так, чтобы нижний конец капилляра не касался воды.

3. Поставить под делительную воронку любую емкость объемом 100 -200 мл и открыть кран. После того, как течение воды стабилизируется, можно приступить к измерениям.

4. Заменить емкость под делительной воронкой на мерный стакан и одновременно включить секундомер. В этот же момент времени отметить высоту водяного столба h ₁ по линейке и записать в табл.1.

5. Спустя промежуток времени Δ t = 10 мин перекрыть кран воронки и выключить секундомер. Отметить высоту водяного столба h ₂ по линейке. Результат измерения записать в табл.1.

6. Измерить температуру T и давление в помещении и записать в табл.1.

7. По измеренному объему воды, вытекшей из делительной колонки в мерный стакан за время Δ t, определить среднюю скорость движения частиц воздуха или скорость потока воздуха в капилляре:

где – площадь поперечного сечения капилляра.

8. Вычислить максимальную скорость частиц воздуха по формуле (8).

9. Вычислить среднее значение разности давлений воздуха на концах капилляра по формуле (19), принимая кг/м³ и м/с². Результат расчета занести в табл.1.

9. Определить динамическую вязкость воздуха по формуле

где – радиус; – длина капилляра. Результат расчета записать в табл.1.

10. Вычислить среднюю скорость теплового движения молекул по формуле (11) и среднюю длину свободного пробега молекул воздуха по формуле (12), принимая среднюю молярную массу воздуха М = 0, 029 кг/моль.

11. Найти эффективный диаметр d молекулы воздуха по формуле (23), предварительно вычислив число молекул воздуха в единице объема по формуле

12. Вычислить плотность атмосферного воздуха по формуле

где R – универсальная газовая постоянная. Результаты расчетов занести в табл.1.

13. Рассчитать теоретическое и экспериментальное значения коэффициент диффузии молекул воздуха по формулам (14), (15) и занести в табл.1.

14. Найти число Маха M по формуле . Используя неравенство определить возможность пренебрежения сжимаемостью воздуха при его течении в данных условиях.

16. Найти число Рейнольдса Re по ормуле (17). Сравнить полученное число Re со значением 2000 и установить: является ли течение воздуха стационарным, либо турбулентным.

Таблица 1

, м	, м	T, K	, Па	, м3	, с	, м/с	, м/с	, Па
, Па·с	d, м	, м/с	, м	, кг/м3	, м2/c	, м2/c	M	Re

18. Сравнить экспериментально рассчитанные значения физических величин , d, , , со значениями соответствующих величн, приведенных в табл. 2. Оценить степень расхождения сравниваемых физических величин.

19. По найденному числу Рейнольдса Re для течения воздуха через капилляр определить разность давлений на концах трубки длиной L = 150 мм и радиусом мм при течении через нее воды, используя формулу

.

Таблица 2

, Па·с	d, м	, м	D, м2/c
1, 81·10-5	3, 74·10-10	6, 7·10-8	1, 7·10-5

Контрольные вопросы

 

1. При каких условиях жидкость и газ можно объединить одним термином «жидкость»?

2. Какое течение называется вязким?

3. Каков механизм внутреннего трения?

4. Что называется средней длиной свободного пробега молекулы?

5. Какие допущения принимаются при выводе формулы Пуазейля?

6. Что определяет число Маха?

7. Для чего используется число Рейнольдса?

8. Какие явления называются физически подобными?

9. Какое течение называется турбулентным?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9