1. Для каждого измеренного режима определить коэффициент вязкости воздуха по формуле (9). Найти среднее значение коэффициента вязкости 
.
2. Вычислить среднеарифметическую скорость υ движения молекул воздуха по формуле (1), учитывая, что молярная масса воздуха μ равна 29·10-3 кг/моль.
3. С полученным средним значением коэффициента вязкости воздуха , рассчитать среднюю длину свободного пробега по формуле:
, (10)
где концентрация n молекул воздуха может быть определена с использованием измеренных значений температуры и давления воздуха в аудитории по формуле:
, (11)
4. Вычислить по формуле (5) эффективный диаметр d молекул и среднее число столкновений молекул z в единицу времени, учитывая соотношение
. (12)
Контрольные вопросы
1. Напишите выражение для среднеквадратичной скорости молекул идеального газа. Пояснить его происхождение.
2. Приведите известные вам формы уравнения состояния идеального газа.
3. Как связаны средняя длина свободного пробега l и число z столкновений, испытываемых в среднем каждой молекулой за одну секунду?
4. Оцените среднее расстояние árñ между молекулами азота при условиях, близких к нормальным.
5. В потоке газа, направленном вдоль оси х, скорость газа u x растет в положительном направлении оси Z. Куда направлен обусловленный неоднородностью u x поток импульса?
6. Вычислите среднюю длину свободного пробега l молекул газообразного азота, находящегося при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекулы азота положить равным d =0,37 нм.
7. Во сколько раз средняя длина свободного пробега l молекул азота, находящегося при нормальных условиях, больше среднего расстояния между молекулами?
8. Азот находится при нормальных условиях. Найдите среднюю частоту столкновений z.
9. Напишите в переменных (р, V) уравнение процесса, в котором сохраняется z.
10. Как зависит l от абсолютной температуры Т идеального газа, если последний совершает адиабатический процесс?
11. Как зависит z от Т идеального газа в изохорическом процессе?
12. Идеальный газ, состоящий из жестких двухатомных молекул, совершает адиабатический процесс. Как зависит l в этом процессе от давления р?
13. Определите характер зависимости от температуры Т и давления р газа его коэффициента вязкости η.
14. Как изменится коэффициент вязкости η идеального газа, если объем газа увеличить изотермически в 4 раза?
15. Идеальный газ состоит из жестких двухатомных молекул. Как и во сколько раз изменится η, если объем газа адиабатически уменьшить в 10 раз?
1.16 «ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СКОРОСТИ ЗВУКА В ВОЗДУХЕ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ»
I. Цель работы: провести измерения скорости звука в воздухе при различных температурах, построить график зависимости uзв(t) и сравнить эту зависимость с теоретической.
II. Описание установки.
| Рисунок 6 – Установка ФПТ1-7н (общий вид) |
Работа выполняется на установке ФПТ1-7н, основным элементом которой является волновод с нагревательной спиралью; в торцах волновода установлены источник звука (телефон) и приемник (микрофон). Ручками на блоке излучателя (слева) осуществляется регулировка частоты звукового сигнала, ручкой на правом блоке устанавливается температура воздуха в волноводе. Для контроля амплитуды сигнала, принимаемого микрофоном, используются индикатор резонанса и осциллограф.
