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.
Порядок виконання роботи
1. Балон 2 заповнити водою дещо вище поділки 0 на шкалі 3.
2. Щільно закрити його пробкою, в яку вмонтовано капіляр 1 і вивід на манометр 5.
3. Відкрити кран 4 і, дочекавшись миті, коли рівень поверхні води досягне мітки 0, ввімкнути секундомір і зафіксувати за допомогою водяного манометра 5 перепад тиску 
на кінцях капіляра в мм.вод.ст.
4. Коли поверхня води досягне мітки 50 мм (або іншого значення, заданого викладачем), вимкнути секундомір і знову зафіксувати перепад тиску 
на кінцях капіляра.
5. За даними вимірів знайти час витікання вказаного об’єму води та середній перепад тиску
|
6. Такі виміри проробити кілька разів (за вказівкою викладача).
7. Виразити всі результати вимірів в СІ ( 
– в Па, – в м3, – в с) і занести їх до таблиці.
№
| , с
| , м3
|  , Па
| , м
|  , м
|
| Ср. |
8. За формулами (8.4) та (8.6) обчислити середню довжину вільного пробігу та ефективний діаметр молекули .
9. Знайти для них найбільш імовірні значення і і абсолютні та кінцеві похибки 
і 
.
10. Кінцевий результат записати у вигляді:
|
Параметри установки: 
, довжина капіляра 
, радіус капіляра 
.
Контрольні запитання
- Що таке ефективний діаметр молекул газу?
- Виведіть формулу (8.5).
- Поясніть суть явищ переносу та молекулярні явища, якими вони зумовлені.
- Явище дифузії. Закон Фіка.
- Внутрішнє тертя газів. Методи визначення в’язкості.
- Теплопровідність. Математичне описання явища теплопровідності.
- Визначте коефіцієнт дифузії, теплопровідності і в’язкості азоту за нормальних умов.
[1, с. 404 – 407; 4, с. 125 – 127]
| Варіант | ||||||||||
| Задача | 5.115 | 5.120 | 5.121 | 5.122 | 5.124 | 5.125 | 5.128 | 5.116 | 5.117 | 5.126 |
Лабораторна робота №9
ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОШЕННЯ ТЕПЛОЄМНОСТЕЙ ПОВІТРЯ ПРИ СТАЛИХ ТИСКУ І ОБ’ЄМІ
Мета роботи – навчитися визначати параметри теплообміну при різних газових процесах.
Прилади і обладнання: скляний балон з рідинним манометром і електромагнітним клапаном, повітряний насос, затискач.