Главная страница
Навигация по странице:

  • Прибор для измерения скорости истечения газа

  • Лабораторная работа №7. Отчет по лабораторной работе n7 по дисциплине физик а Изучение явлений переноса в газе при его течении через узкую трубку


    Скачать 309.5 Kb.
    НазваниеОтчет по лабораторной работе n7 по дисциплине физик а Изучение явлений переноса в газе при его течении через узкую трубку
    АнкорЛабораторная работа №7.doc
    Дата03.05.2017
    Размер309.5 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаЛабораторная работа №7.doc
    ТипОтчет
    #1699
    КатегорияФизика

    Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

    КАФЕДРА ФИЗИКИ
    ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ N7

    по дисциплине «Ф И З И К А»


    «Изучение явлений переноса в газе при его течении через узкую трубку».


    Преподаватель:

    студент гр. 0341 Юбрин А.Н.

    Санкт-Петербург

    2000



    Величина

    Номер наблюдения

    Результаты

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    =

    S

    p, Па



















    n0, деление



















    n1, деление



















    V=( n1 - n0) см3



















    t, c



















    =pl/V, Па с/см3



















    T= P=95%



    Величина

    Номер наблюдения

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    2а, мм































    2a), мм































    Цель работы: Определение коэффициента самодиффузии и вязкости газа, длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул.

    П
    риборы: Прибор для измерения объемной скорости течения газа (см. рисунок) содержит сосуд (1) с исследуемым газом, сообщающийся с атмосферой через узкую трубку (2) и кран (3), через гибкий шланг – с сосудом (5), наполненным водой. Давление газа в сосуд (1) измеряют жидкостным манометром (4), а регулируют перемещением сосуда 5 по вертикали. Положение уровня жидкости и изменение объема газа определяют по шкале (6).

    Прибор для измерения скорости истечения газа
    Исследуемые закономерности:

    1. Беспорядочное движение молекул приводит к постоянному перемещению их масс, изменению их скоростей и энергии. Если в газе есть неоднородность плотности, температуры или скорости упорядоченного перемещения отдельных слоев газа, то за счет теплового движения молекул происходит выравнивание этих неоднородностей. При этом возникают особые процессы – явления перехода. В данной работе исследуются два явления переноса: внутренне трение, или вязкость и диффузия.

    Внутренне трение – явление, обусловленное переносом импульса. Силы трения, возникающие при этом между слоями жидкости или газа определяются законом Ньютона: , где - это коэффициент внутреннего трения(вязкости), численно равный силе трения, действующей на единицу площади поверхности соприкасающихся слоев при градиенте скорости равном единице, grad v – градиент скорости, т.е. изменение скорости в направлении, перпендикулярном к поверхности, разделяющей слои, например dv/dZ, S – площадь соприкасающихся слоев, на которой действует сила трения Fтр, v – скорость отдельных слоев.

    Диффузия – явление, обусловленное переносом массы газа m. Процесс диффузии описывается законом Фика: , где D – коэффициент диффузии, численно равный массе газа, переносимой в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную к направлению переноса газа при градиенте концентрации, равном единице, - градиент концентрации. Для одномерной диффузии

    Согласно молекулярно-кинетическим представлениям:

    , , , ,, где:

    - плотность газа, - средняя скорость теплового движения молекул, - средняя длина свободного пробега молекул, m0,d – масса и диаметр молекул, Т – температура газа, k – постоянная Больцмана, n- число молекул в единице объема.

    2. Перенос импульса. Если слои движутся параллельно друг другу (ламинарное течение) в направлении оси Х с разной скоростью Vx(Z), то вследствие теплового движения молекул, мигрирующих из одного слоя в другой, будет происходить перенос импульса от быстрых слоев к медленным (выравнивание Vx(Z)). Импульс передаваемый в направлении Z через площадку S перпендикулярную Z за время dt,

    есть сила трения между двумя слоями (при площади соприкосновения слоев S)

    Пусть газ течет через трубку радиуса а длиной l>>a под действием разности давления p на концах трубки.

    Найдем около стенок (при r=a) через среднюю по сечению трубки скорость и радиус a. В установившемся режиме (r) описывается параболической зависимостью , так что . Следовательно, сила трения газа о стенки трубки определяется как: .

    В установившемся режиме сила трения Fтр уравновешивает силу F0=pa2, действующую на газ в трубке, значит - это соотношение называют формулой Пуазейля.

    3. Длина l, на которой происходит установление стационарного распределения скорости по сечению трубки, определяется выражением: .

    4. Реальные молекулы взаимодействуют между собой не как упругие шары. Учет сил притяжения и отталкивания приводит к увеличению теоретического значения коэффициента вязкости в 15где для разных газов 1.25 будет иметь вид: , для кислорода, азота и воздуха при нормальных условиях .

    5. Турбулентное, вихревое течение возникает в гладкой трубе, когда так называемое число Рейнольдса достигает значения 1160. При этом сила сопротивления становится пропорциональной и закон истечения Пуазейля утрачивает применимость.

    1. Расчет среднего значения и случайной погрешности 

    I

    1

    2

    3

    4

    5

    6



    253,75

    242,67

    247,545

    246,261

    245,52

    246,27



    1. R=max-min=253.75-242.67=11.08









    с вероятностью 95%

    2. Коэффициент вязкости 
    написать администратору сайта