Установка «Вязкость газов» ФДМТ-05

Демо установка «Вязкость газов» ФДМТ-05 (рис. 5) обеспечивает приятную демонстрацию наличия внутреннего трения (вязкости) в газах – вращение диска, подвешенного горизонтально на нитях при вращении диска, закрепленного на валу электродвигателя и установленного соосно на неком расстоянии от первого (меж дисками – воздух).

Установка создана для проведения демонстраций на лекциях по курсу «Физика Установка «Вязкость газов» ФДМТ-05», раздел «Молекулярная физика и термодинамика», также может быть применена на лекциях по курсу «Техническая физика».

Рис. 5

Главные технические свойства демонстрационной установки «Вязкость газов» ФДМТ-05 представлены в табл.2.

Таблица 2

Электропитание от источника неизменного тока типа Б5-46 напряжение, В от 0 до 24
сила тока, А менее 2,3
частота оборотов электродвигателя, об/мин
Габаритные размеры установки Установка «Вязкость газов» ФДМТ-05, мм длина
ширина
высота
Масса, кг
Поперечник дисков, мм

Явления переноса – это процессы установления равновесия в системе оковём переноса массы (диффузия), энергии (теплопроводимость) и импульса молекул (внутреннее трение либо динамическая вязкость).

В явлении вязкости наблюдается перенос импульса от более стремительных участков потока к наименее резвым. При течении газа Установка «Вязкость газов» ФДМТ-05 либо воды, к примеру, снутри трубы, скорости слоев различны: их рассредотачивание при ламинарном течении показано на рис. 6 (длина стрелки указывает скорость данного слоя).

Рис. 6

Предпосылкой этого является хаотическое термическое движение молекул, при котором они безпрерывно перебегают из слоя в слой и в соударениях с другими молекулами обмениваются импульсами. Так, молекулы Установка «Вязкость газов» ФДМТ-05 второго слоя, попадая в слой 1, переносят собственный импульс направленного движения , а в слой 2 приходят молекулы с наименьшим импульсом . В итоге 2-ой слой тормозится, а 1-ый – ускоряется.

Опыт указывает, что импульс dp, передаваемый от слоя к слою через поверхность S, пропорционален градиенту скорости du/dx, площади S и времени Установка «Вязкость газов» ФДМТ-05 переноса dt:

.

В итоге меж слоями появляется сила внутреннего трения (закон Ньютона)

где h – коэффициент вязкости среды.

Для безупречного газа коэффициент вязкости

Средняя длина свободного пробега молекул

,

где k= 1,38×10–23 Дж/К – неизменная Больцмана;d – действенный поперечник молекул (для воздуха d@ 4×10–10 м);Т, Р – температура и давление газа.

Средняя скорость термического движения молекул

,

где R Установка «Вязкость газов» ФДМТ-05= 8,31 Дж/моль×К – универсальная газовая неизменная;М – масса 1-го моля газа (для воздуха М = 28,9 г/моль).

Демонстрация наличия внутреннего трения (вязкости) в газах.

1. Установить на стол установку. Подсоединить источник питания Б5-46 с помощью проводов к клеммам установки. Диск, подвешенный на нитях, выставить параллельно нижнему диску на Установка «Вязкость газов» ФДМТ-05 расстоянии 10–15 мм.

2. Включить источник питания и начать плавненько наращивать число оборотов электродвигателя. При вращении диска, установленного на валу электродвигателя, в итоге внутреннего трения приходит в движение воздух меж дисками, завлекая за собой верхний диск – наблюдается вращение верхнего диска.


ustnij-sovet-po-praktike.html
ustnij-zhurnal-soroka-znakomstvo-s-uchebnikom.html
ustnoe-narodnoe-tvorchestvo-i-stanovlenie-drevnerusskoj-pismennosti.html