|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Теоретичні відомості і опис установки05-06-32 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. Нехай тіло рухається в рідині, що його змочує. До поверхні тіла прилипає шар рідини (внаслідок міжмолекулярних сил притягання), який буде рухатись швидше ніж суміжній шар. Між цими шарами виникає градієнт швидкості і це веде до виникнення сили в’язкості (внутрішнього тертя), яка є силою опору. Як відомо, сила внутрішнього тертя між сусідніми шарами пропорційна градієнту швидкості: , (3) де S – площа стичних шарів. Шари, що досить віддалені від поверхні тіла майже не рухаються. Отже градієнт швидкості пропорційний швидкості. Таким чином сила в’язкості , (4) де u – швидкість тіла, k – коефіцієнт пропорційності, який залежить від природи рідини і від форми і розмірів тіла. Стокс показав, що для кульки, яка рухається в рідині , (5) де r – радіус кульки. Тоді, підставивши (5) в (4), одержимо силу Стокса: . (6) Нехай кулька падає в рідині (рис. 2). На неї діють сили: – Архімеда, – сила тяжіння, – сила в’язкості. Модуль рівнодійної цих сил . (7) Швидкість кульки зростає до тих пір, поки рівнодійна не стане рівною нулю, тоді . (8) (9); (10); (11) Після підстановки в (8) співвідношень (6), (9), (10), (11) отримаємо , (12) де – густина кульки, – густина рідини, V – об’єм кульки, g – прискорення вільного падіння. Установка для вимірювання в’язкості – це циліндр з рідиною (рис. 3), на якому у верхній і нижній частинах зроблені мітки. Верхня мітка знаходиться на такій висоті, щоб при її досягненні рух кульки міг би вважатись рівномірним. Якщо відстань між мітками l, а час падіння t, то швидкість . (13) Виразимо радіус кульки через її діаметр . (14) Підставивши (13), (14) в (12) отримаємо . (15) Позначимо . (16) Звідки отримаємо робочу формулу для визначення коефіцієнта в’язкості рідини . (17) Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.) |