Визначення коефіцієнта динамічної в’язкості повітря
Визначення сили тертя між шарами газу, що переміщуються паралельно один одному з різними за величиною швидкостями. Характеристика явища внутрішнього тертя як процесу передачі імпульсу. Розрахунок коефіцієнту динамічної та кінематичної в’язкості.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 21.07.2017 |
| Размер файла | 54,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторна робота №6
Визначення коефіцієнта динамічної в'язкості повітря
Вступ
Мета роботи: навчитись одному із методів визначення коефіцієнта динамічної та кінематичної в'язкості повітря.
Прилади та матеріали:
аспіратор, капіляр, осушувач, манометр, крани, вода, мірна посудина, секундомір, термометр, лоток під воду.
Теоретичні відомості
Між шарами газу, що переміщуються паралельно один одному з різними за величиною швидкостями, виникають сили тертя, які визначаються за формулою Ньютона
(8.1)
де - коефіцієнт динамічної в'язкості;
- модуль градієнта швидкості руху газу в напрямку перпендикулярного до потоку газу;
S - площа між сусідніми шарами, на яку по дотичній діє сила F.
Явище виникнення таких сил називають внутрішнім тертям (або в'язкістю). З формули (8.1) випливає, що коефіцієнт внутрішнього тертя чисельно рівний силі, яка діє по дотичній на 1 м площі, взятої на межі між шарами, що рухаються один відносно одного при градієнті швидкості 1 м/сек на 1 м. газ тертя імпульс в'язкість
Взаємодія між шарами здійснюється перенесенням імпульсу з одного шару в інший. При переході із шару з більшою швидкістю в шар з меншою швидкістю молекули переносять з собою більший імпульс, прискорюючи рух одного шару і навпаки. Імпульс кожної молекули можна розкласти на дві складові, одна з яких зумовлена хаотичним рухом молекул (з швидкістю <V>), а друга - поступальним рухом (з швидкістю V).
Причиною внутрішнього тертя є накладання впорядкованого руху шарів з різними швидкостями V на хаотичний тепловий рух з швидкостями <V>.
Розглядаючи явище внутрішнього тертя як процесу передачі імпульсу шару можна дати нове фізичне тлумачення коефіцієнту динамічної в'язкості. Для цього розрахуємо повну зміну імпульсу шару. Вона рівна зміні імпульсу одної молекули при переході з одного шару в інший, помножений на число молекул, що пролітають через площу S між шарами:
(8.2)
де - зміна імпульсу і-тої частки рівна:
(8.3)
де - маса однієї молекули,
- середня довжина вільного пробігу молекули.
Число N молекул, що проходить через площадку S обчислюють за формулою:
(8.4)
де
V - об'єм, який вибирають як прямокутний паралелепіпед з основою S і висотою яка за одиницю часу рівна швидкості теплового руху молекул . Тобто, ; - концентрація молекул.
Оскільки всі напрямки руху рівномірні, то через площу S за одиницю часу пролетить третина всіх молекул (зокрема, 1/3 молекул, що рухаються у вертикальному напрямку, половина з них рухається вгору, половина - вниз).
Тому, загальне число молекул, що пройшли в певному напрямку за час рівне:
(8.5)
Отже, повна зміна імпульсу (8.2) за час :
(8.6)
Зміна імпульсу за одиницю часу рівна силі, то
, (8.7)
Враховуючи, що густина газу, то формула (8.7) матиме вигляд:
(8.8)
Порівнюючи вирази для сил за формулою (8.8) та формулою Ньютона (8.1) знаходимо вираз для коефіцієнта динамічної в'язкості повітря:
(8.9)
Коефіцієнт динамічної в'язкості - імпульс, який переноситься молекулами у шар одиночної площі за одиницю часу при градієнті швидкості 1 м/с на 1 м.
Це видно з формули Ньютона (8.1).
Для визначення коефіцієнта динамічної в'язкості повітря при закритому верхньому кранові аспіратора відкривають нижній кран. Через витікання води тиск в балоні зменшиться і в нього через капіляр буде засмоктуватися повітря.
Швидкості руху шарів повітря на різних відстанях від осі капіляра будуть різними. Найбільша швидкість буде на осьовій лінії капіляра. Оскільки швидкості різні, то має місце сила внутрішнього тертя. На кінцях капіляра буде різниця тисків (тиск на вході більший, на виході менший). Різниця тисків буде постійною, якщо встановиться ламінарна течія (така течія, при якій швидкості руху газу в напрямку, перпендикулярному до осі трубки рівна нулю). Швидкість витікання води можна відрегулювати так, щоб течія ламінарною, тобто покази манометра будуть постійними. Це означає, що різниця тисків повітря на кінцях капіляра є постійною:
(8.10)
де і - тиск повітря за межами аспіратора і всередині аспіратора відповідно; h - покази манометра (в мм.вод.ст.).
Об'єм повітря. Що протікає через капіляр за час t рівний об'єму води, що витікає з нижнього крану аспіратора і обчислюється за формулою Пуазейля:
, (8.11)
де
r - радіус капіляра; l - довжина капіляра.
Із рівності (8.11) маємо:
, (8.12), або
. (8.13)
Знаючи коефіцієнт динамічної в'язкості, можна визначити коефіцієнт кінематичної в'язкості:
. (8.14)
де - густина повітря при кімнатній температурі.
Послідовність виконання роботи
1. Підкласти лоток під нижній кран аспіратора. Підібрати такий режим витікання води, щоб покази манометра h залишалися постійними.
2. При встановленій ламінарній течії підкласти під кран мірну посудину об'ємом V і одночасно увімкнути секундомір і визначити час t до повного заповнення посудини.
3. Знаючи h (мм.вод.ст.) за формулою (8.10) знайти різницю тисків і записати в таблицю.
4. За формулою (8.13) обчислити коефіцієнт динамічної в'язкості .
5. Обчислити відносну та абсолютну похибки для .
6. За формулою (8.14) обчислити коефіцієнт кінематичної в'язкості D.
7. Записати кінцевий результат та висновок.
Контрольні питання
1. Явища переносу. Внутрішнє тертя в газах.
2. Коефіцієнт динамічної та кінематичної в'язкості газу.
3. Залежність коефіцієнта в'язкості від температури і тиску газу.
4. Теорія методу. Формула Пуазейля та робоча формула.
Звіт за виконану роботу
I. Робочі формули:
(8.10) - різниця тисків;
(8.13) - коефіцієнт динамічної в'язкості;
(8.14) - коефіцієнт кінематичної в'язкості.
1.1 Величини, що вимірюються:
t - час повного заповнення посудини. [t]=c;
h - покази манометра, [h]=мм.вод.ст.
1.2 Табличні величини
1.3 Величини, що обчислюються:
- різниця тисків, ;
- коефіцієнт динамічної в'язкості,
- коефіцієнт кінематичної в'язкості,
II. Результати експерименту.
|
№ п/п |
h, мм.вод.ст. |
мм.вод.ст. |
Па |
t,с |
|
|
|
|
1 |
|||||||
|
2 |
|||||||
|
3 |
|||||||
|
Сер. зн. |
- |
- |
- |
- |
Результати експерименту підтверджую
Абсолютні похибки вимірювальних величин визначаються за точністю приладу.
0,05 c
0,25 мм.вод.ст.
ІІІ. Обробка результатів експерименту :
tб = 3,4;
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Огляд модельних теорій в’язкості рідин. Дослідження реологічних властивостей поліметисилоксану-100. Капілярний метод вимірювання в’язкості і пікнометричний метод вимірювання густини. Температурна залежність густини і кінематичної в’язкості ПМС-100.
курсовая работа [566,2 K], добавлен 08.05.2011Сила тертя - це сила опору рухові двох тіл, що стикаються. Головні причини тертя: нерівності тертьових поверхонь тіл та молекулярна взаємодія між ними. Роль тертя у житті людини, його корисні й шкідливі прояви в науці, техніці, природі й побуті.
доклад [13,5 K], добавлен 26.06.2010Визначення комплексного коефіцієнта передачі напруги; розрахунок і побудова графіків. Визначення параметрів електричного кола як чотириполюсника для середньої частоти. Підбор електричної лінії для передачі енергії чотириполюснику по його параметрам.
курсовая работа [427,5 K], добавлен 28.11.2010Аналіз підходу до вивчення коливань, заснованого на спільності рівнянь, що описують коливальні закономірності і дозволяють виявити глибокі зв'язки між різними явищами. Вільні одномірні коливання. Змушені коливання. Змушені коливання при наявності тертя.
курсовая работа [811,5 K], добавлен 22.11.2010Визначення коефіцієнтів у формі А методом контурних струмів. Визначення сталих чотириполюсника за опорами холостого ходу та короткого замикання. Визначення комплексного коефіцієнта передачі напруги, основних частотних характеристик чотириполюсника.
курсовая работа [284,0 K], добавлен 24.11.2015Гідравлічний розрахунок газопроводу високого тиску, димового тракту та димової труби. Визначення тиску газу перед пальником. Розрахунок витікання природного газу високого тиску через сопло Лаваля. Розрахунок витікання повітря через щілинне сопло.
курсовая работа [429,8 K], добавлен 05.01.2014Розгляд пружньої деформації одностороннього розтягування стрижня. Поняття сили тертя. Сили тяжіння, закон всесвітнього тяжіння. Дослідження гравітаційного поля як особливого виду матерії, за допомогою якого здійснюється взаємне тяжіння тіл. Доцентрова сил
реферат [210,1 K], добавлен 04.06.2009Визначення динамічних параметрів електроприводу. Вибір генератора та його приводного асинхронного двигуна. Побудова статичних характеристик приводу. Визначення коефіцієнта форсування. Розрахунок опору резисторів у колі обмотки збудження генератора.
курсовая работа [701,0 K], добавлен 07.12.2016Розрахунок максимальної швидкості підйомного крана і сили тяги кривошипно-шатунного механізму. Визначення зусилля для підняття щита шлюзової камери. Обчислення швидкості води у каналі та кількості теплоти для нагрівання повітря; абсолютного тиску.
контрольная работа [192,6 K], добавлен 08.01.2011Загальний тепловий баланс котельної установки. Розрахунки палива, визначення об’ємів повітря та продуктів згорання, підрахунок ентальпій. Визначення основних характеристик пальника. Розрахунок теплообміну в топці і конструктивне оформлення будови топки.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 04.06.2019Визначення початкових умов та значені перехідного процесу. Розв’язання диференційного рівняння. Перехідні та імпульсні характеристики відносно струму кола та напруг на його елементах, графіки. Вираз для прямокутного відео імпульсу, реакція кола на дію.
курсовая работа [768,7 K], добавлен 14.12.2012Рівняння руху маятникового акселерометра. Визначення похибок від шкідливих моментів. Вибір конструктивної схеми: визначення габаритів та маятниковості, максимального кута відхилення, постійної часу, коефіцієнта згасання коливань. Розрахунок сильфону.
курсовая работа [139,8 K], добавлен 17.01.2011Вибір конструкції теплообмінних апаратів. Теплове навантаження теплообмінника. Коефіцієнт використання поверхні нагріву, гідравлічного тертя для ізотермічного турбулентного руху в трубах. Розрахунок теплової ізоляції. Потужність електродвигунів насосів.
курсовая работа [133,6 K], добавлен 25.11.2014Витрата реального газу при стандартних умовах. Урахування коефіцієнта стискуваності. Густина реального газу з урахуванням коефіцієнта стиснення. Парціальний тиск кожного компонента газової суміші. Перетворення масової кількості водяної пари в об’ємну.
контрольная работа [155,7 K], добавлен 22.12.2010Розрахунок дифузійного p-n переходу. Визначення коефіцієнта дифузії та градієнта концентрацій. Графік розподілу концентрації домішкових атомів у напівпровіднику від глибини залягання шару. Розрахунок вольт-амперної характеристики отриманого переходу.
курсовая работа [675,8 K], добавлен 18.12.2014Застосування терморезисторів для визначення температури і швидкості газового потоку. Вимоги до електропроводок щитів (пультів) управляння. Планування праці заробітної плати при автоматизації процесу вентиляції. Регулювання температури приточного повітря.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 28.08.2014Закон збереження імпульсу, робота сили та потужність. Кінетична та потенціальна енергія, закон збереження механічної енергії. Елементи кінематики обертового руху та його динаміка. Моменти сили, інерції, імпульсу. Поняття про гіроскопічний ефект.
курс лекций [837,7 K], добавлен 23.01.2010Визначення показника заломлення скла. Спостереження явища інтерференції світла. Визначення кількості витків в обмотках трансформатора. Спостереження явища інтерференції світла. Вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки.
лабораторная работа [384,9 K], добавлен 21.02.2009Призначення трансформаторів в енергетичних системах для передачі на великі відстані енергії, що виробляється на електростанціях, до споживача. Перевірка відповідності кількості витків заданому коефіцієнту трансформації, визначення втрати потужності.
контрольная работа [163,7 K], добавлен 23.01.2011Вибір тиристорів та трансформатора. Визначення зовнішніх характеристик перетворювача та швидкісних і механічних характеристик електродвигуна. Розрахунок коефіцієнта несинусоїдальності напруги суднової мережі. Моделювання тиристорного перетворювача.
курсовая работа [576,9 K], добавлен 27.01.2015
