2. Методика измерения

Рис.3.

Для эксперимента используется установка, изображённая на рис.3. Расход газа через капилляр (5) равен расходу жидкости из сосу­да (1). При истечении жидкости из сосуда давление в нём установит­ся меньше атмосферного, за счёт этой разности давлений воздух сна­ружи протекает через капилляр в сосуд. Разность давлений - атмосфер­ного Р и давления в сосуде Ро - регистрируется с помощью гид­романометра (3). В виду того, что в процессе эксперимента скорость истечения жидкости при понижении её уровня уменьшается, необходимо учесть изменение перепада давлений в процессе эксперимента. Для это­го рассчитываем средний перепад давлений, который определяется как полусумма перепадов давлений в начале и в конце эксперимента.

, (16)

,

где ρ - плотность воды, h – расстояние между уровнями жидкости гидроманометра (см. рис.4).

(17)

Тогда рабочая формула примет вид:

= R₁⁴ ΔP_срΔ t / 8 V = R₁⁴ gΔ t (h₁ + h₂) / 16 V (18)

Схема гидроманометра.

В начале эксперимента: В конце эксперимента:

Рис. 4.

3. Проведение измерений и обработка результатов эксперимента

3.1. Открыть кран 8 на трубке 6 для соединения сосуда с атмосферой при заполнении сосуда водой.

3.2. Для заполнения сосуда водой открыть кран 7 на трубке 9 и присоединить его к водопроводному крану. Осторожно открыть водопроводный кран.

3.3. Заполнить сосуд до уровня с отметкой "0", закрыть краны – водопроводный, 7 и 8, отсоединить шланг от водопроводного крана.

3.4. Поместить шланг с краном 7 в водопроводную раковину и от­крыть кран. Выждать, чтобы процесс течения установился. Об этом судят по показаниям гидроманометра.

3.5. В момент прохождения уровня у отметки 2 шкалы 4 за­пустить секундомер, одновременно снять показания n1 и n2 гид­романометра.

3.6. Выждать, когда вытечет 10 литров воды, на делении 12 остановить секундомер и одновременно снять показания гидроманометра n3 и n4.

3.7. Данные занести в таблицу эксперимента.

Таблица

P	t	Δt	h1	h2	V	n1, n2	n3,n4	η
H/м^2	^0С	c	м	м	л	мм	мм	кг/м∙с

Здесь: Р - атмосферное давление по барометру; t - температура окружающего воздуха по Цельсию; Δt - время истечения жидкости; h1, h2 - расстояния между уровнями жидкости гидроманометра в начале и в конце эксперимента; V – объём жидкости, вытекающей из сосуда за время Δt; n1, n2 - показания гидроманометра в начале и n3, n4 - в конце экспери­мента; η - коэффициент внутреннего трения воздуха.

3.8. По результатам эксперимента определить значение коэффициен­та

внутреннего трения (вязкости) воздуха по формуле (18), табличное значение 0,0182 мПа∙с.

Справочные данные:

- плотность воды; - длина капилляра; - радиус капилляра.

3.9. Определить среднюю длину свободного пробега молекул возду­ха по

формуле (23).

3.10. Рассчитать эффективный диаметр молекул воздуха по формулам (24) и (25).

3.11. Определить погрешность измерения коэффициента вязкости как ошибку косвенного измерения, учитывая только ошибки округления, ошибкой измерения времени пренебречь. Интервалами округления h считать: для V - 0,25 литра, для n – 2 мм. При расчёте погрешностей руководствоваться методическими указаниями №100.