Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

IV. Обработка результатов измерений

Читайте также:
  1. I.5.5. Просмотр и анализ результатов решения задачи.
  2. III. Порядок измерений.
  3. IV. Обработка результатов
  4. IV. Обработка результатов измерений
  5. IV. Обработка результатов измерений
  6. IV. Обработка результатов измерений

6. По формуле (1.11) вычислить gi для каждого измерения.

7. Рассчитать среднее арифметическое значение <g>=Sgi/N, где N – количество измерений.

8. Вычислить абсолютные погрешности каждого измерения по формуле Dgi =<g> - gi

9. Определить среднюю арифметическую случайную погрешность <Dg>=S½Dgi ½/N.

10. Занести в таблицу конечный результат.

V. Вывод:

Показатель адиабаты для воздуха γ=<g>±Δg = …±…

Контрольные вопросы

1. Что называют термодинамической системой? Какие виды т-д систем различают?

2. Что называется внутренней энергией системы? Сформулируйте первое начало т-д.

3. Приведенная теплота и энтропия в обратимом и необратимом процессе. Второе начало термодинамики.

4. Термодинамическое и статистическое (вероятностное) толкование энтропии.

5. Принцип Пригожина.

6. Что называется теплоемкостью т-д системы? Теплоемкость при постоянном объеме и при постоянном давлении.

7. Уравнение Майера и физический смысл универсальной газо­вой постоянной.

8. Опишите установку, объясните происходящие при выполнении работы процессы и диаграмму Р-V состояния воздуха при этих процессах.

9. Что такое удельный объем газа?

10. Какой процесс называется адиабатическим? Почему его еще называют изоэнтропийным процессом?

11. Напишите уравнение Пуассона. Почему коэффициент Пуассона g >1?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 (1-15)

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ ПО МЕТОДУ СТОКСА

 

Цель работы: определение коэффициента динамической вязкости жидкости, а также числа Рейнольдса при движении в жидкости.

I. Описание установки. Приборы и принадлежности.

Жидкость налита в стеклянный цилиндрический сосуд, позволяющий наблюдать падение стального шарика в жидкости (см. рис.1.3). Для измерения скорости падения шарика потребуются: 1) секундомер; 2) измерительная шкала; 3) микрометр - для измерения диаметра шарика.

 

Рис. 2.1. Схема установки и силы, действующие на падающий шарик.

 

Прибор для определения коэффициента вязкости жидкости ме­тодом падающего шарика представляет собой высокий стеклянный цилиндр, наполненный исследуемой жидкостью. На наружной по­верхности цилиндра нанесены метки А и В на расстоянии l друг от друга (рис. 2.1), относительно которых фиксируется дви­жение падающего шарика. Верхняя метка располагается ниже уров­ня жидкости настолько, чтобы скорость шарика к моменту прохож­дения этой метки успевала установиться.

В качестве исследуемой жидкости выбран глицерин. Плотность глицерина 1,2×103 кг/м3. В работе рассматривается падение в глицерине стального шарика; его плотность равна rc = 7,8×103 кг/м3.

II. Методика работы.

Свойство сред (жидкостей и газов) оказывать сопротивление движению в них инородных тел называется внутренним трением, или вязкостью. Это явление было изучено Исааком Ньютоном (1643-1727гг.) Вязкость проявляется в том, что при сдвиге соседних слоев среды относительно друг друга возникает сила противодействия – напряжение сдвига и, следовательно, сила сопротивления, которая для обычных сред пропорциональна величине скорости v относительного движения слоев. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом динамической вязкости, или просто вязкостью h среды.



Из закона вязкого трения Ньютонa следует, что

h = F / S(du/dx) (2.1)

Единица измерения вязкости в системе СИ: [h] = кг·м-1·с-1 = Па·с

В 1851г. английский физик и математик Джордж Габриель Стокс установил, что сила сопротивления, испытываемая твердым шаром при его медленном поступательном движении в неограниченной вязкой жидкости (в соответствии с законом вязкого трения Ньютона), прямо пропорциональна величине скорости v шарика, направлена навстречу движению v и описывается формулой, носящей имя Стокса:

Fс = 6p h r v, (2.2)

где r – радиус шарика.

На шарик, находящийся в сосуде с жидкостью, действуют следующие силы:

1) сила тяжести, направленная вниз, к центру Земли

Загрузка...

Fт = mg =Vrcg = pd3rcg/6 (2.3)

2) выталкивающая сила Архимеда (ок. 287-212 до н.э.), направленная вверх

FА = V rгл g = pd3rгл g/6 (2.4)

3) сила сопротивления жидкости (сила Стокса), также направленная вверх:

Fс = 3p h d v (2.5)

Здесь d – диаметр шарика, V - его объем, rс и rгл - плотности стали и глицерина соответственно, g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.

При установившемся движении скорость шарика постоянна, т.е. ускорение его движения равно нулю, и, следовательно, по 2-му закону Ньютона, результирующая всех сил также равна нулю. С учетом знаков:

F рез = Fс+ FА - Fт = 0 (2.6)

Подставим в (2.6) выражения сил из (2.3), (2.4) и (2.5) и получим:

pd3 (rc -rгл) g/6=3p h d v,(2.7)

откуда коэффициент вязкости

h = d2 (rc -rгл) g/18v (2.8)

Так как скорость v=l/t, где l- расстояние, пройденное шариком при установившемся движении за время t, то расчетная формула для определения коэффициента вязкости приобретает вид:

h = d2 (rc -rгл) g t /18 l (2.9)

Здесь d, l, t – непосредственно измеряемые величины;

rc и rгл –берется из таблиц физических величин.

 

III. Порядок измерений и таблица результатов.

1. С помощью линейки измерить расстояние l между рисками А и В на мерной шкале, расположенной за стеклянным цилиндром.

2. С помощью микрометра измерить диаметр шарика d.

3. Осторожно опустить шарик сверху в глицерин примерно в центре сечения сосуда.

4. С помощью секундомера определить время t прохождения шарика между рисками А и В .

5. Результаты измерений занести в таблицу измерений.

6. Повторить измерения по пунктам 2¸5 еще с 4-мя шариками разных диаметров.

 

Таблица

 

№ опыта l, см d, мм t, c hi, Па×с hср, Па×с Dh,Па× с Dhср, Па×с
             
       
       
       
       

 

IV. Обработка результатов измерений.

1. Рассчитать значения коэффициентов вязкости по формуле (2.9) для каждого опыта.

2. Определить среднее арифметическое значение вязкости:

hср =S |hi |/n , где n = 5.

3. Определить отклонение Dhi для каждого опыта: Dhi = hср -hi .

4. Рассчитать среднюю погрешность определения вязкости:

Dhср =SDhi /n.

5. Рассчитанные значения занести в таблицу.

 

V. Вывод:

Коэффициент вязкости глицерина, определенный по методу Стокса равен:

h = ( hср + Dhср ) = ( ... + ... ) Па ×с

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие т-д системы называют неравновесными? Назовите основные явления переноса.

2. В чем заключается явление диффузии? Запишите закон Фика и поясните его суть.

3. В чем заключается явление теплопроводности? Запишите закон Фурье и поясните его суть.

4. В чем заключается явление вязкого трения? Запишите закон Ньютона и поясните его суть.

5. Как объясняются явления переноса с точки зрения молекулярно-кинетической теории?

6. Поясните, как явление внутреннего трения в жидкости иллюстрирует принцип противодействия Ле Шателье-Брауна.

7. Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Критерий Рейнольдса.

8. Является ли определение вязкости по методу Стокса прямым или косвенным измерением?

9. Определите размерность коэффициента вязкости в системе Си, используя формулу Стокса.

10. Выведите расчетную формулу для коэффициента вязкости.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 (I-I6)

 


Дата добавления: 2015-10-30; просмотров: 172 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИКЕ | III. Порядок измерений. | IV. Обработка результатов измерений | II. Методика работы. | IV. Обработка результатов измерений | ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПРИ ПОМОЩИ МОСТА УИТСТОНА | IV. Обработка результатов | II. Методика работы. | I. Описание установки. | IV. Обработка результатов измерений |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
I.Описание установки.| II. Методика работы.

mybiblioteka.su - 2015-2020 год. (0.008 сек.)