Физика молекулярная. Методические указания к лабораторным работам для студентов инженерных специальностей
 Скачать 0.62 Mb.
|
Описание установки и методика выполненияДля определения длины свободного пробега молекул, из которых состоит воздух, используется экспериментальная установка (рис. 7), состоящая из стеклянного баллона А со шкалой 4, который с помощью хомутиков 1 и 2 закреплен на штативе 3. В нижней части баллона имеется штуцер с краном В. Горловина сосуда закрыта резиновой пробкой 5 с вмонтированным в нее капилляром С (длиной  и радиусом г). Воду из баллона А спускают в стакан Д. Баллон А заполняют на три четверти водой. Если открыть кран В, то вода сначала будет выливаться из сосуда непрерывной струей, а потом - цепью из отдельных капель. Давление воздуха в баллоне А уменьшится, и в капилляре С установится течение воздуха.Порядок выполнения работы1. Наполнить баллон А на три четверти водой. Под баллон поставить стакан для слива воды. 2. Открыть кран Б и, дождавшись, когда вода начнет вытекать из баллона А каплями, подставить мерную мензурку и одновременно включить секундомер. 3. Замерить по шкале 4 высоту уровня воды  в сосуде в момент включения секундомера4. Когда в мензурке будет приблизительно 50...80 см3 воды, закрыть кран В, остановить секундомер. Вычислить время истечения жидкости по показаниям секундомера. 5. Отметить новый уровень воды  в сосуде.6. Определить объем вытекшей воды. Этот объем будет равен объему воздуха, вошедшего в сосуд через капилляр С.  Рис. 7. Расположение используемых приборов 7. Разность давлений  (среднее гидростатическое давление), заставляющая воздух втекать в баллон А, может быть найдена по формуле: где  - плотность воды при комнатной температуре.8. Температуру определяют по комнатному термометру (выразить по шкале Кельвина). 9. Атмосферное давление  находят по показаниям барометра (выразить в Па).10. Опыт повторить 3 раза. Данные занести в таблицу измерений. 11. Определить среднее значение (из 3-х опытов) длины свободного пробега с учетом поправочного коэффициента  формулу (7) перепишем в виде: (10)12. рассчитать эффективный диаметр молекул согласно формуле (9). Вводя постоянной величины – constant, расчетная формула (10) принимает вид:  (11) (12)Для удобства расчетов  отдельно вычислив константы (12), а затем подставляя в (11), находим значений:  .Обработка результатов измерений1. Рассчитать эффективный диаметр молекул, из которых состоит воздух, по формуле (9), взяв для расчетов  (среднее значение из 3-х опытов) по формуле (13).2. Найти абсолютную и относительную погрешности измерений для средней длины свободного пробега  и  по формулам:   Для расчета  (13)  (14)Найти абсолютную и относительную погрешности измерений для эффективного диаметра молекул dи  по формулам: (15)  (16)  Для вычислений используем (11), а для формулу (13), расчитывается формулой (14).При вычислении  используем (9,15), а для расчета  формулу (16). Найденные числовые значения:  в системе СИ, заносим в табл. 5Таблица 5 - Значения длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул газа
|
