Внутреннее трение в жидкостях. Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей методом Стокса

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ   «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физики

 

 

ЕН.Ф. 03 ФИЗИКА

ЕН.Ф. 03 ФИЗИКА И БИОФИЗИКА

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

 

 

Уфа 2006

 

УДК 535

ББК 22.34

Л 12

 

 

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета электрификации и автоматизации сельского хозяйства (протокол №2 от «31» октября 2006 г.)

 

Составитель: доцент Гайсина Г.А.

 

Рецензент: зав. кафедрой автоматики и электроники, профессор Иванов А.И.

 

Ответственный за выпуск: заведующий кафедрой физики Юмагужин Р.Ю.

Лабораторный практикум предназначен для студентов всех специальностей.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

	Введение
	Лабораторная работа №1 Внутреннее трение в жидкостях. Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей методом Стокса
	Лабораторная работа №2 Определение коэффициента внутреннего трения газов и длины свободного пробега их молекул
	Лабораторная работа № 3 Определение влажности воздуха
	Лабораторная работа №4 Газовые процессы и определение адиабатической постоянной
	Лабораторная работа №5 Определение изменения энтропии при нагреве и плавлении олова
	Лабораторная работа №6 Явление поверхностного натяжения жидкости. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
	Библиографический список
	Приложение А
	Приложение Б
	Приложение В

 

 

Введение

Лабораторный практикум по молекулярной физике и термодинамике имеет своей целью укрепление знаний материала, непосредственное ознакомление студентов с рядом физических явлений и закономерностей и с методикой определения физических параметров.

Молекулярная физика и термодинамика изучают макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в телах атомов и молекул. Для исследования этих процессов применяют два качественно различных и взаимно дополняющих друг друга метода: статистический (молекулярно-кинетический) и термодинамический.

Практикум соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и предназначен для студентов всех направлений, изучающих физику.

При подготовке к занятиям студент обязан составить конспект по теоретическому материалу, указанному в лабораторной работе.

Ряд рисунков и обозначений, приведенных в практикуме, может иметь некоторые отличия от схем используемого в работе оборудования, в связи с его модернизацией.

Лабораторный практикум составлен на основе методических указаний, разработанных преподавателями кафедры физики БГАУ Дусыевым В.М., Гайсиной Г.А., Посняком В.К.

 

 

Лабораторная работа №1

Внутреннее трение в жидкостях. Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей методом Стокса

Цель и задача работы: ознакомление с физической природой вязкости жидкостей и газов, определение вязкости жидкости при комнатной температуре.

Общие сведения

Всем реальным жидкостям и газам присуща вязкость (внутреннее трение). Движение, возникающее в жидкости или газе после прекращения действия сил, вызывающих его, уменьшается из-за сил внутреннего трения.

Явление вязкости в жидкости и газах можно рассматривать следующим образом. Пусть два слоя жидкости или газа, отстоящие друг от друга на расстоянии , имеют скорости и .

Со стороны слоя, который движется быстрее, на слой, движущийся медленнее, действует ускоряющая его сила.

Наоборот, на «быстрый» слой действует тормозящая сила со стороны «медленного» слоя. Это сила внутреннего трения, направленная по касательной к поверхности слоя. Она тем больше, чем больше площадь соприкасающихся слоев, и зависит от изменения скорости течения жидкости (газа) при переходе от слоя к слою (уравнение Ньютона):

, (1)

где — динамическая вязкость жидкости (газа), Па×с; - градиент скорости - изменение скорости отнесенное к расстоянию между слоями в направлении, перпендикулярном скорости, ; — площадь соприкосновения слоев, м ².

Если течение жидкостей подчиняется уравнению (1), то вязкость не зависит от градиента скорости, а определяется природой жидкости (газа), температурой и давлением. Вязкость газов при повышении температуры увеличивается, жидкостей - уменьшается. Это указывает на различный механизм их внутреннего трения. Выравнивание скоростей движения соседних слоев газов можно объяснить тем, что из слоя газа, движущегося с большей скоростью, импульс переносится к слою, у которого скорость меньше, и наоборот.