отче лаб 13. Отчет По лабораторной работе 6 Определение теплоёмкости твердых тел
 Скачать 158 Kb.
|
|
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ  МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования <<САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ>> Отчет По лабораторной работе №6 «Определение теплоёмкости твердых тел» Выполнил студент гр. ТПП-21 ___Фридман М.М__________________ Проверил:___________________________________________________ Санкт-Петербург 2022 год Цель работы: определить коэффициент вязкости жидкости методом Стокса. Явление, изучаемое в работе: Краткие теоретические сведения: Вязкость (внутреннее трение) есть свойство текучих тел ( жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одного слоя вещества относительно другого. Пусть какой-либо слой жидкости или газа течет со скоростью υ (рис.1), а слой, отстоящий от него на расстоянии y, со скоростью υ+υ. Скорость при переходе от слоя к слою изменяется на величину υ. Отношение υ/y характеризует быстроту изменения скорости и называется градиентом скорости. При движении плоских слоев сила трения между ними согласно закону Ньютона  где: η – коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом вязкости или динамической вязкостью; S - площадь соприкосновения слоев. Таким образом, коэффициент вязкости численно равен тангенсальной силе, приходящейся на единицу площади соприкосновения слоев, необходимый для поддержания разности скоростей, равной единице, между двумя параллельными слоями вещества, расстояние между которыми равно единице. В системе СИ единица вязкости – паскаль*секунда. Пусть в заполненном жидкостью сосуде движется шарик, размеры которого значительно меньше размеров сосуда. Слой жидкости, прилегающий к шарику, движется со скоростью шарика. Соседние слои движутся с меньшими скоростями и, следовательно, между слоями жидкости возникают силы внутреннего трения. Дж.Г .Стокс показал, что эта сила при малых значениях скорости пропорциональна скорости движения шарика υ и его радиусу r:  (1)где: η – коэффициент вязкости, зависящий от рода жидкости и от температуры. На шарик действуют три силы: сила тяжести шарика  ,направленная вниз, сила внутреннего трения  и выталкивающая сила  , направленные вверх. Шарик сначала падает ускоренно, но затем действующие силы очень бысто уравновешиваются: , (2)так как с увеличением скорости растет и сила трения. Движение становится равномерным. Сила тяжести  ,где: m – масса шарика; g – ускорение свободного падения. Так как m = ρV(где: ρ – плотность материала шарика; V – его объем), то  (3)Выталкивающая сила по закону Архимеда  (4)где: ρж – плотность жидкости. Таким образом, формулу (2) с учетом выражений (1), (3) и (4) можно переписать в виде  откуда  , (5)Формула Стокса справедлива для случая, когда шарик падает в среде, простирающейся безгранично по всем направлениям. Достичь этого в лаборатории практически невозможно, поэтому приходится учитывать размервы сосуда, в котором падает шарик. Если шарик падает вдоль оси цилиндрического сосуда радиусом R, то формула (5) будет иметь вид  (6)В лабораторной установке r< Схема установки  Основные расчётные формулы Коэффициент вязкости  где: r -радиус шарика, в м; g - ускорение свободного падения, в м/с2; ρ - плотность шарика, в кг/м2; ρж - плотность жидкости, в кг/м2; R - радиус цилиндрического сосуда с исследуемой жидкостью, в м; υ - скорость падения шарика, в м/с. Скорость υ=S/t, где: S – путь, в м; t –время, в с. Абсолютная погрешность прибора  ,Формулы погрешности косвенных измерений Средняя арифметическая погрешность измерений   где:  - значение радиуса шарика, в м;  – время падения шарика, в с;  – длина пути, в см.Таблицы:
Примеры вычислений: Исходные данные: T=24  ρж=9600  Погрешности прямых измерений: Т=0,2°С/2=0,1°С d=0,1мм/2=0,05мм l=1мм/2=0,5мм Вычисления величин: υ=0,3/6,25=0,048 м/с   Результат: η ср= 0,4783±0,06 Сравнение с табличным значением:  Вывод: Проделав лабораторную работу, я определил коэффициент вязкости жидкости методом Стокса. |
