Контрольные вопросы
Какой газ можно считать идеальным?
Запишите уравнение Менделеева-Клапейрона. Какой физический смысл входящих в него величин?
Дать определение моля.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО ДИАМЕТРА
МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА
Цель работы: определить длину свободного пробега и эффективный диаметр молекул воздуха.
Приборы и принадлежности: установка, секундомер, термометр, барометр, стакан.
Описание установки и краткая теория.
Для нахождения
средней длины свободного пробега молекул
газа
используют
формулу, выражающую зависимость
коэффициента внутреннего трения
(вязкости)
от
и
:
(1)
где
- плотность газа,
– средняя
арифметическая скорость молекул газа.
Подставляя в формулу (1) значение
(из уравнения Менделеева-Клапейрона) и
,
получим:
(2)
В данной работе
используется зависимость объема газа,
протекающего за время
через трубку, от параметров трубки l,
r
(рис. 1), через
которую проходит газ, и разности давлений
,
возникающей на концах этой трубки. Эта
зависимость выражается формулой
Пуазейля:
(3)
где
V
– объем газа, в данном случае воздуха,
проходящего через трубку С, длины l
и радиуса r
за время ;
- разность давлений на концах трубки С.
Из формул (2) и (3) средняя длина свободного
пробега молекул воздуха равна:
(4)
Измерения и вычисления
О
ткрывают
кран В и, дождавшись, когда вода начнет
вытекать из баллона каплями, отмечают
уровень воды
,
подставляют мерный стаканчик и замеряют
время, за которое в стаканчик вытечет
50-80 см
воды. Отмечают новый уровень
.
Объем воды, вытекшей из баллона в
стаканчик, равен объему воздуха,
вошедшего в баллон А через трубку С.По формуле (4) подсчитывают среднюю длину свободного пробега молекул воздуха. Разность давлений вычисляют по формуле:
,
где
-
плотность воды
(считать равной
).
и
- уровни ее в баллоне А. Формулу (4) лучше
записать в виде:
,
(5)
где
(для
данного опыта). Опыт повторить три раза.
По формуле длины свободного пробега
подсчитывают эффективный диаметр
молекулы воздуха, предварительно
заменяя в формуле
выражением
.
(6)
После замены
окончательно получим формулу для
эффективного диаметра молекулы:
(7)
где
-
число Лошмидта,
и
- давление и температура при нормальных
условиях,
- средняя величина из трех значений,
вычисленных по формуле (5),Р
и Т
- давление и температура, при которых
протекает опыт, берут из показаний
барометра и термометра, находящихся в
лаборатории. Параметры капилляра указаны
на установке.
Результаты
измерений и вычислений заносят в таблицу.
Проводят расчет погрешности
величины.
Таблица . Результаты измерений.
|
№ |
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
1. 2. 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
