Контрольні запитання

1а. Знайдіть роботу при ізобарному розширенні 1 моль одноатомного ідеального газу при нагріванні на 1 К.

2а. Покажіть, що при нормальних умовах власним об’ємом молекул можна знехтувати.

1б. Що фактично визначають, зважуючи балон з повітрям при відкритому крані, який з’єднує балон з оточуючою атмосферою?

2б. Знайдіть довжину вільного пробігу молекул азоту за нормальних умов.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Задача	5.27	5.39	5.28	5.21	5.20	5.87	5.88	5.85	5.82	5.81

Лабораторна робота №8

ВИЗНАЧЕННЯ СЕРЕДНЬОІ ДОВЖИНИ ВІЛЬНОГО ПРОБІГУ І ЕФЕКТИВНОГО ДІАМЕТРА МОЛЕКУЛ ПОВІТРЯ

Мета роботи – навчитися проводити нескладний експеримент з визначення параметрів мікросвіту.

Прилади і матеріали: установка, змонтована на штативі, секундомір, склянка, терези, важки.

Теоретичні відомості та опис установки

Щоб знайти довжину вільного пробігу молекули газу через безпосередньо вимірювані величини, скористаємося формулою, що виражає залежність коефіцієнта внутрішнього тертя (в’язкості) від середньої довжини вільного пробігу і середньої арифметичної швидкості молекул :

(8.1)

де – густина газу.

Визначивши звідси довжину вільного пробігу і величину , з рівняння Менделеєва-Клапейрона знайдемо:

або

(8.2)

Коефіцієнт в’язкості газів можна знайти, скориставшись формулою Пуазейля, що виражає через безпосередньо вимірювані параметри газового потоку в капілярі:

(8.3)

де – об’єм газу, що пройшов через трубку за час ; – різниця тисків на кінці трубки; , – відповідно радіус і довжина капіляра.

Підставивши (8.3) у (8.2), знайдемо:

(8.4)

де

Ефективний діаметр молекули можна визначити, користуючись формулою:

(8.5)

Замінивши у (8.5) виразом

дістанемо формулу для ефективного діаметра молекул:

(8.6)

де , – відповідно температура і тиск, при яких проходить дослід і значення яких беруть з показів барометра і термометра, що є в лабораторії; , – відповідно тиск і температура за нормальних умов; – число Лошмідта; – середнє значення з п’яти визначених за формулою (8.4).

Рис. 8.1.

Установка (рис. 8.1) складається з капіляра 1, балона з водою 2, шкали для визначення об’єму рідини, що витікає, 3, крана 4 та водяного манометра 5.