Meghatározása a belső súrlódási együttható és a szabad úthossza levegő molekulák

Eszközök és tartozékok: egy eszközt annak meghatározására, a belső súrlódás a levegő molekulák, a stoppert.

A belső súrlódás (viszkozitás) van társítva a előfordulása közötti súrlódási erők a réteg gáz, párhuzamosan mozog egymással nagyságú, különböző sebességgel. Ezeket az erőket tangenciálisan irányított a felületi rétegek. A molekulák a gáz halad az egyik rétegről a másikra, a mozgás át lendület, az egyik esetben, felgyorsítja a mozgását a másik - lelassítására.

A nagysága a belső súrlódás F erő arányos az érintkezési terület S mozgó rétegek sebességgradiens rétegeket, és egyenlő a F = - h S. (1)

ahol h - a belső súrlódási együttható. Től képletű (1), hogy a belső súrlódási együttható ed.SI kg-ban kifejezve / (m * s).

Belső súrlódási együttható társított szabad úthossza gázmolekulák hossz arány h = u r, (2)

ahol r - gáz sűrűségét egy adott hőmérsékleten. u - számtani átlagsebesség molekulák.

Köztudott, hogy u = u. (3)

ahol m - moláris tömege a gáz (levegő m = 28,9 kg / kmol),

P - a gáz nyomását,

R - általános moláris gázállandó egyenlő 8,31 J / (mol × K),

T - termodinamikai környezeti hőmérséklet.

A képletek (2) és (3), hogy meg lehet határozni tudva h. P és T:

= 1,86 h × (4)

Annak meghatározására, a belső levegő súrlódási együtthatót ábrán látható berendezés 1

Amikor kiöntöttük a tartály 1 víz, az abban uralkodó nyomás csökken és a kapilláris tartály 2 3, levegőt szívja bele. Mivel a belső súrlódás végein a kapilláris nyomás ugyanaz lesz. A különbség ezek által mért nyomások nyomásmérő 4. Az együtthatót a belső súrlódás a levegő így meghatározott Poiseuille képlet: H =. (5)

ahol t - idő kilélegzett levegőben, l - megtett út alatt a t idő (kapilláris hossza), V - a levegő térfogatát, hogy áthaladt a kapilláris, R - a kapilláris sugara, DP - a nyomás-különbség a végén a kapilláris.

Az érték DP - által kiszámított képlet DP = d × g × h, (6)

ahol d - a folyadék sűrűsége öntenek a manométer, g - nehézségi gyorsulás, h - a szintkülönbség a manométer.

Töltsük fel a víztartály 1. Nyissa meg az 5 szelep, várja meg, amíg az állandósult áram (ebben az esetben a különbség a folyadékszint a nyomásmérő állandó lesz), és a stoppert. Miután egy bizonyos mennyiségű víz kifolyik, kapcsolja ki a stoppert. Meghatározásával hőmérő T. barométer hőmérséklet - nyomás P környezetben.

Képlet alapján (4) és (5) számítjuk, és h. A manométer tele van az alkohol, amelynek sűrűsége d = 0,78 × 10 3 kg / m 3 Erre a kapilláris L = (0,1025 ± 0,0005) m, R = (0,65 ± 0,01) × 10 -3 m. Olvashatóság hajó V0 = 50 × 10 -6 m 3 / div. A légköri nyomást adjuk Hgmm (1 Hgmm = 1330 N / m 2).

A mérési eredményeket az 1. táblázatban.

1. Határozza meg a szabad úthossza a molekulák. Mi határozza meg az átlagos szabad úthossz gázmolekulák?

2. Mint ismeretes, levegő gázok keveréke. Mi következik ebben az esetben azt jelenti, az átlagos szabad úthossz?

3. Miért belső súrlódása folyadékok hőmérséklettel csökken, miközben a gáz - nő?

MEGHATÁROZÁS TROUGH Young modulus

Tartozékok: állvány támogatás prizmák, könnyű a telefonos rendszer, egy uralkodó, féknyereg, egy sor rudak négyszögletes keresztmetszetű.

Minden szilárd anyagot a mechanikai tulajdonságaik, ami által meghatározott, hogy képesek megváltoztatni az alakjukat (deformálódnak) alatt a külső mechanikai erők. merev test deformáció változások eredményeként hatása alatt egy külső erő egymáshoz viszonyított helyzete a részecskék teszik ki a testet, és a köztük lévő távolságot. A deformáció nevezik elasztikus ha abbahagyása után megszűnik az erő, és a műanyag, ha továbbra is fennáll, és edzés után. Minden szilárd lehet rugalmasan deformálódik és plasztikusan. Kis teljesítmény szilárd rugalmasan deformálódnak.

Nézzük meg részletesebben a rugalmas alakváltozást, amely mindig veszik figyelembe a számítás a különböző technikai berendezések számára a hosszú távú munka. Mint már említettük, az erő deformálhatja a szilárd - shift alkotó részecskék egymáshoz képest. Ebben az esetben a (szerinti Newton harmadik) és a deformált test keletkezik ellentétes erőt egyenlő a modulo nevezett deformáló erő és a rugalmas erő. Ez az erő, hogy szeretnék visszaállítani az eredeti alakja és térfogata a szilárd. Deformációk amely lehet alávetni a szilárd hatása alatt az alkalmazott külső erő, csökken két fő típusa van: húzó vagy nyomó és nyíró. Az arány közötti szilárdság és rugalmas deformációja határozza meg Hooke-törvény: a rugalmas F erő, amely akkor keletkezik alatt kis deformációk bármilyen, arányos a deformáció (elmozdulás). azaz (1)

ahol k - arányossági tényező típusától függően a deformáció. A mínusz jel jelzi, az ellenkező irányba, és a rugalmas erő a torzítás. Mert nagy elmozdulások állandó deformáció lép fel - a test nem teljesen visszanyeri eredeti alakját és méretét, valamint azt is okozhatja, hogy a törés. Most bemutatjuk, hogyan Hooke-törvény van írva, hogy az egyik fő típusai törzs - kétoldalas feszültség (tömörítés). Legyen az alsó végén a fix hosszúságú rúd # 8467; és a keresztmetszeti területe S alkalmazva deformáló erő F 1. Aztán ott fordul elő, rugalmas erő F = - F 1 (1. ábra).

Az intézkedés alapján a külső erők a rúd hossza növekszik összeggel # 8710; # 8467;. De ez a kiterjesztése # 8710; # 8467; nem fogadható el az alakváltozási jellemzők, mert erő hat minden egység hosszúságú # 8710; # 8467; rúd, mivel a rúd hossza változhat. Ezért nyúlás # 8710; # 8467; Ez fogja meghatározni nem csak az eljáró erő, hanem az eredeti hossza a rúd. Mivel a törzs mennyisége szükséges, hogy az arány # 8710; # 8467; / # 8467;, amely már a # 8467; független. Ez az arány az úgynevezett nyúlás. A tapasztalat azt mutatja, hogy ha a deformált test kiosztani néhány tetszőleges felületre, a deformáció határozza nem a ható erő ezen a felületen, és az arány ezen erő a felület, amely az úgynevezett a feszültség (mért azt ugyanabban egységek, mint a nyomás). Most Hooke-törvény az egyoldalú meghosszabbítására (valamint a tömörítés, de a csere a karakter) felírható :. (2)

A mennyiség E a Young-modulus vagy a rugalmassági modulusa. Megadása Hooke-törvény általános képletű (2) formájában (3)

meg tudjuk határozni a fizikai értelmében a Young modulus. Ha (3) put # 8710, # 8467, / # 8467; = 1 (azaz, hosszának kétszeresére), majd a. Ebből következik, hogy a Young-féle modulussal E számszerűen egyenlő a feszültség s, amely húzódik a rúd kétszer. Ezt a meghatározást a Young-modulus absztrakt jellegű, mivel valójában egy lineáris összefüggés van feszültség és stressz figyelhető csak kis deformáció, és a legtöbb anyag roncsolódik sokkal korábban, mint az szükséges, hogy a feszültség, ami számszerűen egyenlő a Young modulus. Young modulus - egyik lényeges jellemző állandók a rugalmas tulajdonságait az anyag.

A Young-modulusa az SI-rendszerben mérjük N / m 2 (Pa), és a CGS rendszer - N / cm 2. Ha egyoldalú húzó vagy nyomó változik nemcsak a hossza a rúd, hanem annak keresztirányú méretei, azaz a sugara. Ha ez a deformáció jellemzésére a relatív változása a sugár. felírhatjuk (4)

ahol M - arányossági tényező, amelyet nevezhetünk határokon modul kompressziós alsó hosszirányú feszültséget. Egyértelmű, hogy a között kell lennie egy egyszerű kapcsolat. Fejezik ki, az a tény, hogy a kapcsolatuk állandó egy adott anyagra:

A konstans m nevezik Poisson-tényező és az arány a keresztirányú és a hosszanti kiterjesztések.

A mi hibafelderítéshez alapuló módszer Young-modulus mért lehajlás deformációja egységes hajlító rúd fekvő két támasz, ha az alkalmazott annak középpontjától erő F. Ha mentálisan osztva vékony rúd hosszanti szálakat, akkor a hajlítási lesznek különböző hosszúságú. Az alsó réteg a hosszúkás, a felső rövidíteni. Semleges vonal a középső réteg megtartja hossza. Így a hajlító deformáció csökken egyoldalú deformálódása kitágulás és összehúzódás. Mozgó amely fogadja középső rúd terhelés alatt a P, ez az úgynevezett lehajlás l. Elméleti vizsgálatok hajlító alakváltozás ebben az esetben, így a képlet az eltérítési :. (6)

ahol P - a rakomány tömege közepén érvényesülő a rúd, E - Young modulus, - szélesség - vastagság, L - a rúd hosszát. (6) képlet meghatározására Young-modulus (7)

ahol m - a rakomány tömegének, g - a nehézségi gyorsulás.

Készülék meghatározására Young-modulus (2. ábra) áll egy masszív 6 keret két tartórudak, végein, amelyek vannak csapágyacélból prizma 4 amelynek szélei párhuzamosak. A szélek ezen prizmák helyezünk vizsgálat 3 rúd, és felfüggesztik a középső keret 2, a felső oldalán, amely egy prizma éle lefelé néznek. Ez az él keret nyugszik a rúd. A keret hordozza a platform 5 súlyokhoz, amellyel a hajlító erő jön létre. A speciális állvány erősítik LED1, összegezve azt kutatja a mechanizmus a középső tengelyt a kapcsolatot. A mutató tárcsa van egy mechanizmust, amelyben a transzlációs mozgás a szonda alakítjuk érzékelhető irányjelző nyíl. Az indikátor egy részlege sebessége 0,01 mm, és az egyik nyíl forgalma 100 szétválására megfelel az 1 mm-es szondával transzlációs mozgás. Egy indikátor skála lehet forgatni, ami lehetővé teszi, hogy állítsa be a nyíl ellen zéró skála bármely helyzetben a szonda.

1. Mérje meg a távolságot az L vonal közötti referencia prizmák.

2. Mérjük meg a féknyereg, a szélessége és vastagsága a rúd. Mindegyik mérete határozza meg háromszor különböző helyeken a rúd és a középértéket.

3. betöltése a mérőfelület rakományok egymás után (1,0 ± 0,001) és kg (0,5 ± 0,01) kg.

4. Telepítse a pálcát indikátor oly módon, hogy megérinti a keretet.

5. Keverjük össze nulla nyíllal mutató skála.

6. Vegyük le a platform terhelés 0,5 kg és meghatározza lehajlás számára, hogy terhelést. Ismételjük meg ezt a műveletet háromszor, és megteszi az átlag.

7. Nem ugyanaz a terhelés 1,0 kg.

8. Az ilyen mérések tartsa egy másik rúd.

9. A kísérleti adatokat rögzített a táblázatban, a (7) képletű, hogy kiszámítja a Young-modulus az egyes terhelés, és a mérési hiba.

Táblázat a mérési adatokat a első rúd