Теоретичні відомості і опис установки

05-06-32

Методичні вказівки

До виконання лабораторних робіт

Із навчальної дисципліни «Фізика»

Розділ «МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА»

для студентів інженерно-технічних напрямів підготовки

денної, заочної та дистанційної форм навчання

Рекомендовано

науково-методичною

радою НУВГП

протокол № від..20 р.

РІВНЕ – 2014

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт із навчальної дисципліни «Фізика», розділ «МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА» для студентів інженерно-технічних напрямів підготовки денної, заочної та дистанційної форми навчання / О.Д. Кочергіна, А.В. Рибалко, М.В. Бялик, Рівне: НУВГП, 2014,- 28 с.

Упорядник

Кочергіна О.Д., асистент кафедри хімії та фізики;

Рибалко А.В., канд. пед. наук, доцент кафедри хімії та фізики;

Бялик М.В., канд. фіз.-мат. наук, доцент кафедри хімії та фізики.

Відповідальний за випуск:

Гаращенко В.І., канд. техн. наук, доцент, кафедри хімії та фізики.

© Кочергіна О.Д., Рибалко А.В.,

Бялик М.В., 2014

© НУВГП, 2014

ЗМІСТ

ВСТУП.. 3

Лабораторна робота № 2.1 Визначення в’язкості рідини методом Стокса 4

Лабораторана робота № 2.2 Визначення в’язкості повітря капілярним методом 9

Лабораторна робота № 2.3 Визначення відношення тепло-ємностей повітря методом адіабатичного розширення. 15

Лабораторна робота № 2.4 Визначення коефіцієнта поверхневого натягу методом відриву кільця 22

Література. 25

Додаток 1 Приклад оформлення титульної сторінки. 26

Додаток 2 Приклад оформлення звіту. 27

ВСТУП

У даній методичці представлені лабораторні роботи з дисципліни «Фізика» розділ «Молекулярна фізика», які виконуються на кафедрі хімії та фізики.

Метою лабораторних робіт є вивчення фізичних процесів і явищ, які лежать в основі даного розділу фізики, а завданням є навчити студента вимірювати величин і виконувати обробку результатів вимірювань. У процесі виконання лабораторної роботи студент оформляє звіт (див. зразок у додатках 1, 2).

У кожній лабораторній роботі вказана мета, теоретичні відомості, опис експериментальної установки, хід роботи і контрольні запитання.

Лабораторна робота № 2.1

Визначення в’язкості рідини методом Стокса

Мета роботи: визначити в’язкість рідини.

Теоретичні відомості і опис установки

(Теорія до даної роботи описана в лекційному курсі (інтерактивного комплексу Ч І)§2.19, 2.20)

Молекули газів та рідин внаслідок теплового руху безперервно і хаотично рухаються. При цьому вони обмінюються імпульсами та енергіями. Якщо в середовищі існує просторова неоднорідність густини, температури або швидкості впорядкованого руху окремих шарів, то на тепловий рух молекул накладається впорядкований рух, який веде до вирівнювання цих неоднорідностей.

Явища переносу – це процеси встановлення рівноваги в системі шляхом переносу маси (дифузія), енергії (теплопровідність) та імпульсу напрямленого руху (внутрішнє тертя або в’язкість).

Явище дифузії полягає у взаємному проникненні і перемішуванні частинок речовини внаслідок неоднорідності густини чи різниці концентрацій компонент суміші в різних місцях об’єму. Потік маси виникає в напрямку зменшення густини чи концентрації. Явище описується емпіричним законом Фіка.

,

де D – дифузія, яка дорівнює масі речовини, що переноситься через одиницю площі за одиницю часу при одиничному градієнті густини; – градієнт густини; S – площа поверхні; dt – час переносу.

Якщо вдовж осі Х існує градієнт температури , то в напрямку зменшення температури виникає потік тепла через поверхню площею S перпендикулярну до осі Z. Явище теплопровідністі описує закон Фур’є.

,

де dQ – кількість теплоти; dt – проміжок часу; К – теплопровідність речовини – це кількість теплоти, що проходить за одиницю часу через одиничну площу при одиничному градієнті густини. Механізм явища теплопровідністі полягає в передачі енергії теплового хаотичного руху при зіткненні молекул.

У явищі внутрішнього тертя (в’язкості) спостерігається перенос імпульсу напрямленого руху від молекул із шарів, які рухаються швидше до повільніших і навпаки. У результаті більш швидкий шар гальмується, менш швидкий прискорюється (рис. 1). Такий процес з механічної точки зору можна пояснити виникненням сил тертя, які сповільнюють більш швидкий і прискорюють повільніший шари молекул. Ці сили напрямленні по дотичній до поверхні стичних шарів проти відносної швидкості. Дослід показує, що імпульс руху dp, що передається із шару в шар через поверхнюпропорційний градієнту швидкості шарів, площі цієї поверхні S та часу переносу dt

.

В результаті між шарами виникає сила внутрішнього тертя

, (1)

де h – в’язкість, яка залежить від природи речовини і її стану. Із співвідношення (1) визначимо:

. (2)

В’язкість η – чисельно дорівнює силі внутрішнього тертя, яка діє між шарами одиничної площі при одиничному градієнті швидкості.