Politechnika Śląska

Wydział Inżynierii Materiałowej

i Metalurgii

LABOLATORIUM Z FIZYKI

TEMAT ĆWICZENIA nr 5 : Pomiar współczynnika lepkości powietrza. Wyznaczanie średniej drogi swobodnej i średnicy cząsteczek gazu oraz liczby Reynoldsa dla przepływu powietrza przez kapilarę.

Grupa: ZIP 22 sekcja:2

Rok akademicki: 2012/2013

Uwagi prowadzącego nr1: Uwagi prowadzącego nr2: Uwagi prowadzącego nr 3 :
Data przyjęcia	Ocena końcowa	Podpis prowadzącego

1)Przebieg ćwiczenia:

1) Zanotować pomiar kapilary, gęstości cieczy, długości kapilary.

2) Otworzyć zaór i poczekać do momentu ustalenia się stałej prędkości wypływu wody.

3) Zmierzyć czas t po którym wypłynie z butli określona objętość wody.

4) Podczas ustalania wypływu wody wyznaczyć różnice poziomów h cieczy w monometrze.

5)Powtórzyć pomiary opisane w punktach 3 4 i 10 krotnie, każdorazowo wlewając wodę z menzurki ponownie do butli w celu zapewnienia w każdym eksperymęcie stałej prędkości wypływu wody.

6) Za pomocą barometru i termometru zmierzyć ciśnienie atmosferyczne p i temperaturę w pomieszczeniu, w którym dokonuje się pomiaru lepkości.

2) Opracowanie wyników:

1. Obliczenie gęstości powietrza ρ dla wyznaczonych wartości p i T.

a) Do obliczeń wykorzystujemy wzór:

T_[K]=T_[°C]+273,15

T=(23 ± 1) °C = 23+273,15= (296,15 ± 1) [K]

p=748,9[mmHg]= (99.84 ± 0,01 ) *10³[Pa]

gdzie: μ= 29,0 ×10^{- 3} [kg/mol] - masa molowa powietrza

R = 8,314 [J/(mol×K)] - stała gazowa

b) Niepewność wyznaczenia gęstości powietrza

c) Obliczenie wartości średnich i odchylenie standardowe następujących wielskości

Lp.	Objętość wody V [cm^3]	Czas t [s]	(ti-t)^2	Różnice poziomów h[cm]	(hi-h)^2
1	250	6,1	0,3136	16,1	0,0169
2			7,9	1,5376	16,4	0,0289
3			6,7	0,0016	16,3	0,0049
4			6,1	0,3136	16,1	0,0169
5			6,4	0,0676	16,2	0,0009
6			6,6	0,0036	16,3	0,0049
7			6,5	0,0256	16,3	0,0049
8			6,6	0,0036	16,1	0,0169
9			7,3	0,4096	16,2	0,0009
10			6,4	0,0676	16,3	0,0049

Czas t wypływu wody

Różnica poziomów cieczy

d) Obliczenie natężenia wypływu wody z butli

Wykorzystujemy wzór:

Niepewność natężenia wypływu wody:

e) Wyznaczanie średniej prędkości przepływu gazu przez kapilarę.

Obliczamy według wzoru :

Niepewność

f) Obliczenie lepkości powietrza przepływającego przez kapilarę.

Obliczamy za pomocą wzoru :

Niepewność wyznaczania lepkości

g) Obliczenie wartości liczby Reynoldsa.

Obliczamy ze wzoru :

Niepewność liczby Reynoldsa

h) Obliczenie długości średniej drogi swobodnej cząsteczek powietrza:

Obliczamy ze wzoru:

Niepewność wyznaczania średniej drogi swobodnej :

1. Wyznaczenie średniej liczby zderzeń cząsteczek powietrza w jednostce czasu

Obliczamy ze wzoru:

Niepewność średniej liczby zderzeń

j) 9. Wyznaczenie średnicy cząsteczek powietrza.

Obliczamy ze wzoru:

Niepewność wyznaczania średnicy:

­3) Porównanie wyników z danymi tablicowymi

Obliczone przeze mnie wartości	Wartości tablicowe
Gęstość powietrza:	pt=1,293	9,98%
Lepkość powietrza	ηt=17,1*10^-6	95,1%
Średnia droga swobodna	λt=88,7*10^-9	94,83%
Średnica cząsteczek: ­­­	dt=0,307*10^-9	36,1%

4) Zestawienie wyników

1. Gęstość powietrza

2. Natężenie wypływu wody

3. Prędkość przepływu powietrza ­

4. Lepkość powietrza

5. Liczba Reynoldsa ­

6. Średnia droga swobodna

7. Średnia liczba zderzeń cząsteczek powietrza

8. Średnica cząsteczek powietrza

5) Wnioski

Z wartości liczby Reynoldsa możemy wywnioskować, że mieliśmy do czynienia z nielaminarnym przepływem powietrza przez kapilarę. Niedokładności otrzymanych wartości wynikają głównie z niedokładności samych pomiarów (temperatura, ciśnienie atmosferyczne, różnica poziomów cieczy manometrycznej, ilość wypływającej wody i czas jej wypływu)

5

Stała gazowa

Masa molowa powietrza

---