Определение вязкости и основных характеристик молекулярного движения газов

Лабораторная  работа №16

Определение вязкости и  основных характеристик молекулярного  движения газов

Цель: определить вязкость и молекулярные характеристики воздуха методом Пуазейля с предельной относительной погрешностью ε, не превышающей 5 %.

Описание установки:

                   Рис. 1

Расчетные формулы:

,                     (1),

где B – постоянная для данного прибора величина, r – радиус капилляра, r₀ – плотность воды, l — длинна капилляра.

   

,                                                          (2),

где B – постоянная для данного прибора величина, h — разность уровней воды в трубке, — вязкость исследуемого газа, V — объем воздуха, протекающего через капилляр за время t.

   

,           (3),

где – средняя скорость теплового движения молекул воздуха, T – температура воздуха, M – молярная масса воздуха.

 

               

                      (4),

где – средняя скорость теплового движения молекул воздуха, — вязкость исследуемого газа, T – температура воздуха, p — давление воздуха, М — молярная масса воздуха, — средняя длина свободного пробега молекул воздуха.

     

                                                 (5),

где T – температура воздуха, — средняя длина свободного пробега молекул воздуха, p — давление воздуха, d — эффективный диаметр молекул.

Планирование  эксперимента:

Прямые измерения:

Таблица 1

Измерение разности высот h

№ п/п	h, см
1	3,4
2	3,1
3	3,5
4	3,7
5	3,6
6	3,5
7	3,4
8	3,6
9	3,5
10	3,4
Среднее	3,47

Таблица 2

Измерение времени  вытекания воды

№ п/п	V, мл	t, c
1	200	32,60
2	200	32,42
3	200	34,16
4	200	31,40
5	200	32,48
6	200	32,42
7	200	32,64
8	200	32,82
9	200	32,58
10	200	32,62
Среднее	200	32,614

Обработка результатов  прямых измерений:

Косвенные измерения:

Выводы. В ходе работы нами были получены значения средней скорости поступательного движения и эффективного диаметра молекул воздуха с относительной погрешностью, не превышающей 5 %. Для значений вязкости воздуха и средней длины свободного пробега молекул погрешность составляет чуть больше чем требуемая в целях работы. Это можно объяснить не идеальностью установки и, как следствие, большими случайными погрешностями, которые были минимизированы большим числом проводимых экспериментов. Стоит отметить, что большие неточности характерны для опытов по измерению разности высот h.