IV. Порядок выполнения работы

1. Включить установку (рисунок 1) тумблером «Сеть». При этом в модуле рабочего элемента загорается постоянная подсветка (зеленое свечение), указывающая на подачу питания.

2. Включить в приборном модуле переключатель «Компрессор». При этом отсек в модуле рабочего элемента подсвечивается мигающим красным светом, указывающим на то, что микрокомпрессор начал прокачку капилляра.

3. Замерить температуру Т и давление р₀ в аудитории.

4. Плавно вращая регулятор расхода воздуха «Расход» в приборном модуле установить расход на приборном блоке, начиная со значения 0,7 л/мин.

5. Замерить разность давлений (Δр) с помощью измерителя давления 4. Значения «Расход Q» и (Δр) занести в таблицу 1. Опыт повторить еще 4 раза, каждый раз снижая расход на 0,1 л/мин. Результаты записывать в таблицу 1.

6. Перевести значения «Расход Q» по табл. 2 в расход в л/мин, а затем в м³/с.

7. Выключить компрессор, а затем установку тумблером «Сеть».

Таблица 1.

№ опыта	Q, л/мин	Q, м3/с	Δp, Па	η, Па·с
Средние значения

V. Обработка результатов измерений

1. Для каждого измеренного режима определить коэффициент вязкости воздуха по формуле (9). Найти среднее значение коэффициента вязкости .

2. Вычислить среднеарифметическую скорость υ движения молекул воздуха по формуле (1), учитывая, что молярная масса воздуха μ равна 29·10^-3 кг/моль.

3. С полученным средним значением коэффициента вязкости воздуха , рассчитать среднюю длину свободного пробега по формуле:

, (10)

где концентрация n молекул воздуха может быть определена с использованием измеренных значений температуры и давления воздуха в аудитории по формуле:

, (11)

4. Вычислить по формуле (5) эффективный диаметр d молекул и среднее число столкновений молекул z в единицу времени, учитывая соотношение

. (12)

Контрольные вопросы

1. Напишите выражение для среднеквадратичной скорости молекул идеального газа. Пояснить его происхождение.

2. Приведите известные вам формы уравнения состояния идеального газа.

3. Как связаны средняя длина свободного пробега  и число z столкновений, испытываемых в среднем каждой молекулой за одну секунду?

4. Оцените среднее расстояние r между молекулами азота при условиях, близких к нормальным.

5. В потоке газа, направленном вдоль оси х, скорость газа u_x растет в положительном направлении оси Z. Куда направлен обусловленный неоднородностью u_x поток импульса?

6. Вычислите среднюю длину свободного пробега  молекул газообразного азота, находящегося при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекулы азота положить равным d=0,37 нм.

7. Во сколько раз средняя длина свободного пробега  молекул азота, находящегося при нормальных условиях, больше среднего расстояния между молекулами?

8. Азот находится при нормальных условиях. Найдите среднюю частоту столкновений z.

9. Напишите в переменных (р, V) уравнение процесса, в котором сохраняется z.

10. Как зависит  от абсолютной температуры Т идеального газа, если последний совершает адиабатический процесс?

11. Как зависит z от Т идеального газа в изохорическом процессе?

12. Идеальный газ, состоящий из жестких двухатомных молекул, совершает адиабатический процесс. Как зависит  в этом процессе от давления р?

13. Определите характер зависимости от температуры Т и давления р газа его коэффициента вязкости η.

14. Как изменится коэффициент вязкости η идеального газа, если объем газа увеличить изотермически в 4 раза?

15. Идеальный газ состоит из жестких двухатомных молекул. Как и во сколько раз изменится η, если объем газа адиабатически уменьшить в 10 раз?