Молекулярная физика страницы / Suai 106 vkclub152685050

Лабораторная работа № 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ВОЗДУХА

Цель работы: определение коэффициента вязкости воздуха ка. пиллярным методом.

Теоретические сведения

Воздуху, как и всем реальным газам, присуща вязкость, или внутреннее трение, которое проявляется в том, что возникшее движение среды после прекращения действия причин, его вы. звавших, постепенно останавливается. Течение газа или жидкости может быть ламинарным (слоистым) или турбулентным (вихре. вым). При ламинарном течении слои газа или жидкости скользят друг относительно друга, не перемешиваясь, а при турбулентном − в среде образуются вихри. Обычно ламинарное движение наблю. дается при малых скоростях, а турбулентное – при больших. Сила вязкого трения в случае турбулентного движения существенно больше, чем в случае ламинарного.

Рассмотрим ламинарное движение газа в круглой трубе. Ско. рость газа максимальна на оси трубы и равна нулю у ее стенок. При стационарном течении в трубе постоянного сечения скорости газа во всех точках остаются неизменными. Следовательно, сумма внешних сил, приложенных к любому объему газа, равна нулю.

Выделим воображаемый цилиндрический объем газа радиусом r и длиной ℓ. На основания этого объема действуют силы давле. ния, сумма которых равна

Эта сила действует в направлении движении жидкости. Здесь Р1 и Р2 давления на левом и правом торцах цилиндра. На боковую поверхность цилиндра, площадь которой равна 2πrℓ, действует

где η − коэффициент вязкости (внутреннего трения), зависящий от

природы и состояния газа; υ − скорость газа; производная dυ бе.

dr

рется на расстоянии r от оси выделенного цилиндра.

108