POLITECHNIKA ŚLĄSKA

W GLIWICACH

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Kierunek : elektrotechnika.

Studia wieczorowe.

Rok akademicki : 1994/95.

Ćwiczenie nr 4 :

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA

LEPKOŚCI POWIETRZA

1. WSTĘP

Chaotyczny ruch cieplny cząsteczek umożliwia zaistnienie tzw. zjawisk transportu , związanych z przenoszeniem przez cząsteczki masy , pędu i energii . Do zjawisk tych zaliczamy :

a) dyfuzję (transport masy)

b) przewodnictwo cieplne ( przenoszeniem energii)

c) lepkość ( związaną z poprzecznym transportem pędu ) .

Do opisu zachowania się cząsteczek można stosować jedynie prawa statystyczne , co oznacza , że musimy posługiwać się pojęciem uśrednionej wartości prędkości cząsteczek , średniej drogi swobodnej ( tj. drogi cząsteczki między dwoma kolejnymi zderzeniami ) , średniej liczby zderzeń , średniej energii itp.

Siła lepkości jest opisana wzorem Newtona:

gdzie: η - współczynnik lepkości

Gęstość gazu można wyrazić za pomocą równania stanu gazu doskonałego:

Prędkość średnią obliczamy zgodnie z prawem maxwellowskim rozkładu prędkości:

Jak widać , średnia prędkość cząsteczek zależy od temperatury gazu i jego rodzaju .

Pomiędzy kolejnymi zderzeniami, cząsteczki poruszają się ze stałymi prędkościami wzdłuż linii prostych.

Średnia droga swobodna ( odległość pomiędzy miejscami kolejnych zderzeń) to:

gdzie: n₀ - koncentracja cząsteczek

d - średnica cząsteczki

Po modyfikacji ( z uwzględnieniem rozkładu Maxwella ) mamy:

gdzie:

Podstawiając n₀ otrzymamy: