1. Ознакомиться с устройством гигрометра ВИТ-1.
2. По показаниям сухого и влажного термометров измерить относительную влажность в лаборатории (психрометрическая таблица нанесена на корпус прибора).
3. Ознакомиться с устройством аспирационного психрометра Асмана и привести его в рабочее состояние.
4. Измерить с его помощью относительную влажность в лаборатории (таб. 2), повторить измерения не менее 3 раз.
5. По формуле Шпрунга рассчитать абсолютную влажность 
.
6. Определить точку росы (таб. 3).
7. Занести данные измерений в таблицу.
8. Предьявить результаты на подпись преподавателю.
Приложения.
Приложение 1.
Таблица погрешности при измерении влажности аспирационным гигрометром Асмана.
(Погрешность в определении относительной влажности (расчетная при точности отсчета термометров в 0,1°С) не должна превышать величин указанных в таблице).
Таблица 1.
| Температура воздуха, °С | Относительная влажность, % | |||
| Погрешность в определении относительной влажности (% к измеренной величине) | ||||
| ±1,5 | ±2 | ±5 | ±9 | |
| ±2 | ±3 | ±7 | ±14 | |
| ±3 | ±4 | ±11 | ±20 | |
| ±4 | ±6 | ±17 | ±35 | |
| -5 | ±5 | ±9 | ±25 | ±50 |
| -10 | ±7 | ±12 | ±35 | ±70 |
Пределы шкалы термометров, 
.
Цена деления термометров °С 0,2.
Диапазон изменения относительной влажности, °С 10.
Температура окружающей среды, °С -10 +40.
Скорость воздушного потока у резервуаров термометров, создаваемая вентилятором аспирационного психрометра, м/с:
вентилятора 2.
Психрометр аспирационный можно использовать для определения влажности и температуры воздуха в помещении влажности и на открытом воздухе.
Приложение 2.
Таблица 2.
Пример использования:
температура сухого термометра 
,
температура смоченного термометра 
.
На графике находим точку пересечения вертикальной и наклонной линий, соответствующих данным температурам, она находится выше 
, но ниже 
.
Следовательно, относительная влажность будет 
.
Приложение 3.
Таблица зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры.
Таблица 3.
Лабораторная работа № 25
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ
ВОЗДУХА, ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА,
ЭФФЕКТИВНОГО ДИАМЕТРА МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА
ОБОРУДОВАНИЕ: манометр жидкостный открытый, стеклянный сосуд со сливом внизу, капилляр, секундомер, мензурка для слива воды.
КРАТКИЕ ТЕОРИТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
При движении слоев жидкости или газа с различными скоростями между ними действуют силы внутреннего трения или силы вязкости. Численное значение силы вязкости можно определить по формуле Ньютона:
(1)
η- коэффициент внутреннего трения или коэффициент динамической вязкости,
S - площадь слоев.
- градиент скорости.
Коэффициент динамической вязкости может быть выражен формулой:
(2)
т.е. он численно равен силе внутреннего трения, возникающей между двумя слоями жидкости и газа, имеющими площадь соприкосновения, равную единице, при градиенте скорости, равном единице.
В системе СГС коэффициент динамической вязкости измеряется в Пуазах, в системе СИ - Н*сек/м2.
С точки зрения молекулярно-кинетической теории коэффициент динамической вязкости численно равен количеству упорядоченного движения, переносимого за единицу времени через единицу площади соприкасающихся слоев при градиенте скорости, равном единице.
Наряду с коэффициентом динамической вязкости часто употребляют коэффициент кинематической вязкости, определяемый следующим образом:
(3)
где р - плотность жидкости или газа.
Для определения коэффициента динамической вязкости воспользуемся формулой Гагена-Пуазейля
4
Справедливой для случая установившегося ламинарного течения вязкой, несжимаемой жидкости по капилляру длинной l и радиусом r.
разность давлений на концах капилляра.
V'— объем жидкости. прошедшей через поперечное сечение капилляра в единицу времени.
η- коэффициент динамической вязкости.
Если разность давлений будет достаточно мала для того, чтобы можно было пренебрегать сжимаемостью газа, то формула (4) может быть применена к ламинарному течению воздуха через капилляр. Установить характер течения воздуха позволяет число Рейнольдса R
, 5
где ʋ - средняя скорость течения воздуха через капилляр
6
S=πr2 поперечное сечение капилляра 7
r - радиус капилляра,
ρ - плотность воздуха.
V - объём воздуха прошедшего через поперечное сечение капилляра.
Для ламинарного течения требуется выполнение условия R < 1000.
Объем воздуха V, протекающего через сечение капилляра за время t будет равен
8
Тогда для коэффициента динамической вязкости η легко получить
9
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА МОЛЕКУЛ
Для определения длины свободного побега молекул воспользуемся известным в молекулярной физике соотношением:
10
Где u - cредняя тепловая скорость молекул газа:
11
λ – средняя длина свободного побега молекул
μ – молярная масса в-ва.
ρ - плотность воздуха
Плотность воздуха нетрудно выразить из уравнения Клайперона – Менделеева 
:
12
P-давление идеального газа
R-универсальная газовая постоянная
R= 8,31 дж/моль к
T абсолютная температура
Объединив (10), (11), (12). получаем:
13
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО ДИАМЕТРА МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА
Средняя длинна свободного пробега может быть определена из выражения:
14
где σ- эффективный диаметр молекул, n- концентрация молекул газа.
Концентрацию молекул воздуха при данной температуре можно выразить из хорошо известной формулы
Где k – постоянная Больцмана
15
Выразив σ после подстановки (15) в (14) получим:
16
Описание экспериментальной установки
 |
рис.1
Лабораторная установка состоит из капилляра, водного манометра, сосуда с водой, вентиля, соединённых гибкими трубками (рис.1), и секундомера.
Манометр позволяет измерить разность давлений воздуха (p2-p1) на концах капилляра в мм водного столба. Зная плотность воды разность давлений легко перевести в систему СИ:
(p2-p1)=ρqh 17
ρ- плотность воды ρ= 1000кг/м3
q-ускорение свободного падения
h-разность уровней воды в коленах манометра
Вентиль позволяет регулировать скорость вытекания жидкости из сосуда и разность уровней жидкости в манометре.
Сосуд (или пробирка для сбора воды) снабжён делениями позволяющими определить объём воздуха прошедшего через капилляр (равен объёму вытекшей воды).
ХОД РАБОТЫ
1. Измерить давление воздуха в лаборатории с помощью барометра.
2. Измерить температуру в лаборатории с помощью термометра.
3. При закрытом вентиле наполнить сосуд водой до верхней отметки шкалы.
4. Осторожно регулируя вентилем скорость течения жидкости установить разность h уровней манометра 4-5 мм (занести h таблицу).
5. Измерить секундомером время вытекания 100 мл воды (объём задаётся преподавателем).
6. Повторить эксперимент с пункта 3 не менее трёх раз.
7. Занести данные измерений в таблицу и предъявить преподавателю на проверку.
ЗАДАНИЯ
1. Используя известные параметры лабораторной установки и результаты измерений рассчитать по формуле (9) коэффициент динамической вязкости воздуха η.
2.Убедиться, что течение воздуха по капилляру носит ламинарный характер (рассчитать число Рейнольдса R по формуле 5, R < 1000).
3. Рассчитать по формуле (13) λ – среднюю длину свободного побега молекул воздуха.
4 Рассчитать по формуле (16) σ- эффективный диаметр молекул воздуха.
5 Рассчитать по методике прямых измерений погрешность измерений (методика расчёта погрешности может быть изменена преподавателем).
молярная масса воздуха μ =29 г/моль.
длинна капилляра l =17,2 мм.
радиус капилляра r=1,0 мм.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Явления переноса (диффузия, вязкость, теплопроводность)
2. Уравнения Фурье, Фика, Ньютона. Физический смысл коэффициентов переноса.
ЛИТЕРАТУРА
И..К. Кикоин, АХ. Кикоин Молекулярная физика»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №
