lepkosc, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Fizyka lab skrypty, Fizyka, Sprawozdania, Gotowe sprawka, sprawozdania - fiz, sprawozdania - fiz


Politechnika Śląska Katowice, dnia 25.03.10r.

Wydział Transportu

ĆWICZENIA LABOLATORYJNE Z FIZYKI

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 6

Temat ćwiczenia: Pomiar współczynnika lepkości powietrza. Wyznaczenie średniej drogi swobodnej i średnicy cząsteczek gazu oraz liczby Reynoldsa dla przepływu powietrza przez kapilarę.

Grupa T16

Sekcja nr 5

Jakub Ryt

Przemysław Dułacz

OPIS UKŁADU POMIAROWEGO

0x01 graphic

PRZEBIEG ĆWICZENIA

1. Napełnienie butli wodą do 3/4 objętości. Zanotowanie promienia kapilary r oraz gęstości ρc cieczy wykorzystywanej w manometrze.

2. Otwarcie zaworu i dobranie odpowiedniej prędkości wypływu wody.

3. Pomiar czasu t wypływu 230 ml wody z butli.

4. Wyznaczenie różnicy poziomów h cieczy w manometrze.

5. 8 - krotne powtórzenie powyższych pomiarów.

6. Pomiar ciśnienia atmosferycznego p i temperatury T w pomieszczeniu laboratoryjnym.

OPRACOWANIE WYNIKÓW

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

Do obliczeń wykorzystujemy wzór

0x01 graphic
=0x01 graphic
0x01 graphic

gdzie:

 = 29,0 ×10- 3 [kg/mol] - masa molowa powietrza

p = (98.8 ± 0,1) ×103 [Pa] - ciśnienie atmosferyczne

R = 8,314 [J/(mol×K)] - stała gazowa

T = (298 ± 1) [K] - temperatura powietrza

Niepewność wyznaczenia gęstości powietrza.

0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

Gęstość powietrza wynosi ρ = (1,156 ± 0,005) [kg/m3].

2. Obliczenie wartości średnich i ich odchyleń standardowych następujących wielkości:

a) czas t wypływu wody

0x01 graphic

0x01 graphic

Czas wypływu wody wynosi t = (161 ± 3) [s].

b) różnica poziomów cieczy w manometrze

0x01 graphic

h=h1-h2

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Średnia wartość h = (0,14950 ± 0,00304) [m].

3. Obliczenie natężenia wypływu wody z butli.

Wykorzystujemy wzór:

0x01 graphic

gdzie:

V = (230 ± 2)×10- 6 [m3] - objętość wypływającej wody

t = (161 ± 3) [s] - czas wypływu

Niepewność natężenia wypływu wody.

0x01 graphic

0x01 graphic

Natężenie wypływu wody wynosi: I = (1,428 ± 0,038) ×10- 6 [m3/s].

4. Wyznaczenie średniej prędkości v przepływu gazu przez kapilarę.

Obliczenia dokonujemy wg. wzoru:

0x01 graphic

gdzie:

I = (1,428 ± 0,038) ×10- 6 [m3/s] - natężenie wypływu wody

r = (0,267 ± 0,001) ×10- 3 [m] - promień kapilary

Niepewność wyznaczenia prędkości v przepływu gazu.

0x01 graphic

0x01 graphic

Wyznaczona prędkość przepływu powietrza wynosi: v = (6,37 ± 0,21) [m/s].

5. Obliczenie lepkości powietrza przepływającego przez kapilarę.

Wzór na lepkość ma postać:

0x01 graphic

gdzie:

r = (0,267 ± 0,001) ×10- 3 [m] - promień kapilary

h = (0,14950 ± 0,00304) [m] - różnica poziomów cieczy w manometrze

ρc = (998 ± 1) [kg/m3] - gęstość cieczy w manometrze

g = 9,81 [m/s2] - przyspieszenie grawitacyjne

I = (1,428 ± 0,038) ×10- 6 [m3/s] - natężenie wypływu wody

l = (0,101 ± 0,001) [m] - długość kapilary

Niepewność wyznaczenia lepkości.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Wyznaczona lepkość powietrza wynosi: = (20,24 ± 0,99) ×10- 6 [kg/(0x01 graphic
)].

6. Obliczenie wartości liczby Reynoldsa.

Korzystamy ze wzoru:

0x01 graphic
=0x01 graphic

gdzie:

ρ = (1,156 ± 0,005) [kg/m3] - gęstość powietrza

v = (6,37 ± 0,21) [m/s] - prędkość przepływu powietrza

r = (0,267 ± 0,001) ×10- 3 [m] - promień kapilary

= (20,24 ± 0,99) ×10- 6 [kg/(0x01 graphic
)] - lepkość powietrza

Niepewność liczby Reynoldsa.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Obliczona liczba Reynoldsa: Re = (0,0970 ± 0,0087) ×103.

7. Obliczenie długości średniej drogi swobodnej cząsteczek powietrza.

Średnia droga swobodna wyraża się wzorem:

0x01 graphic

gdzie:

= (20,24 ± 0,99) ×10- 6 [kg/(s×m)] - lepkość powietrza

 = 29,0 ×10- 3 [kg/mol] - masa molowa powietrza

p = (98.8 ± 0,1) ×103 [Pa] - ciśnienie atmosferyczne

R = 8,314 [J/(mol×K)] - stała gazowa

T = (298 ± 1) [K] - temperatura powietrza

Niepewność wyznaczenia średniej drogi swobodnej cząsteczek powietrza.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Średnia droga swobodna wynosi  = (112,5 ± 5,8) ×10- 9 [m].

8. Wyznaczenie średniej liczby zderzeń cząsteczek powietrza w jednostce czasu.

Wykorzystujemy wzór:

0x01 graphic

gdzie:

v = (6,37 ± 0,21) [m/s] - prędkość przepływu powietrza

 = (112,5 ± 5,8) ×10- 9 [m] - średnia droga swobodna cząsteczek powietrza

Niepewność średniej liczby zderzeń cząsteczek powietrza.

0x01 graphic

0x01 graphic

Średnia liczba zderzeń cząsteczek powietrza wynosi: z = (56,6 ± 4,7) ×106 [1/s].

9. Wyznaczenie średnicy cząsteczek powietrza.

Średnicę wyznaczamy ze wzoru:

0x01 graphic

gdzie:

p = (98.8 ± 0,1) ×103 [Pa] - ciśnienie atmosferyczne

R = 8,314 [J/(mol×K)] - stała gazowa

T = (298 ± 1) [K] - temperatura powietrza

 = (112,5 ± 5,8) ×10- 9 [m] - średnia droga swobodna cząsteczek powietrza

NA = 6,022 ×1023 [1/mol] -liczba Avogadra

Niepewność średnicy cząsteczek powietrza.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Średnica cząsteczek powietrza wynosi: d = (0,28 ± 0,00062) ×10- 9 [m].

PORÓWNANIE WYZNACZONYCH WIELKOŚCI Z DANYMI TABLICOWYMI

1. Gęstość powietrza.

ρ = (1,156 ± 0,005) [kg/m3] - gęstość powietrza wyznaczona doświadczalnie

ρt = 1,293 [kg/m3] - gęstość powietrza odczytana z tablic

0x01 graphic

Błąd względny wynosi:  = 10,59 %.

2. Lepkość powietrza.

 = (20,24 ± 0,99) ×10- 6 [kg/(s×m)] - wartość doświadczalna

t = 17,08 ×10- 6 [kg/(s×m)] - wartość tablicowa

0x01 graphic

Błąd względny wynosi:  = 18,5 %.

3. Liczba Reynoldsa.

Obliczona liczba Reynoldsa: Re = (0,0970 ± 0,0087) ×103 [1].

Dla Re < 1160 przepływ jest laminarny, zatem w naszym przypadku występuje taki rodzaj przepływu.

4. Średnia droga swobodna cząsteczek powietrza.

 = (112,5 ± 5,8) ×10- 9 [m] - wyznaczona średnia droga swobodna cząsteczek powietrza

t = 88,7 ×10- 9 [m] - tablicowa średnia droga swobodna

0x01 graphic

Błąd względny wynosi:  = 26,8 %.

5. Średnica cząsteczek powietrza.

d = (0,28 ± 0,00062) ×10- 9 [m] - wyznaczona doświadczalnie średnica cząsteczek powietrza

dt = 0,307 ×10- 9 [m] - tablicowa średnica cząsteczek powietrza

0x01 graphic

Błąd względny wynosi:  = 8,79 %.

ZESTAWIENIE WYNIKÓW OBLICZEŃ

1. Gęstość powietrza ρ = (1,156 ± 0,005) [kg/m3].

2. Natężenie wypływu wody I = (1,428 ± 0,038) ×10- 6 [m3/s].

3. Prędkość przepływu powietrza v = (6,37 ± 0,21) [m/s].

4. Lepkość powietrza = (20,24 ± 0,99) ×10- 6 [kg/(s×m)].

5. Liczba Reynoldsa Re = (0,0970 ± 0,0087) ×103 [1].

6. Średnia droga swobodna  = (112,5 ± 5,8) ×10- 9 [m].

7. Średnia liczba zderzeń cząsteczek powietrza z = (56,6 ± 4,7) ×106 [1/s].

8. Średnica cząsteczek powietrza d = (0,28 ± 0,00062) ×10- 9 [m].

WNIOSKI

1. Gęstość powietrza obliczona na podstawie wyników pomiarów różni się od wartości tablicowej o około 10,59 %. Ma na to wpływ fakt, że wartość tą obliczaliśmy używając tylko dwóch wartości mierzonych (ciśnienia oraz temperatury).

2.Wartość lepkości uzyskana na podstawie doświadczeń różni się od wartości tablicowej o 18,5 %.

3. Różnica wartości tablicowej i obliczonej odnotowana w przypadku wartości średnicy cząsteczek powietrza wynosi 8,79 %.

4. Obliczona wartość liczby Reynoldsa wskazuje na laminarny przepływ powietrza przez rurkę kapilarną. Liczba Reynoldsa wynosi 97, czyli jest mniejsza od 1160. Wskazuje to na regularny przepływ płynu.

8



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
co to jest lepkość, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL,
Galwanometron, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Spraw
Karta pomiarowa, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Fiz
betabartek, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Fizyka l
Fiza-pojecia, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Fizyka
krzywebartek, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Fizyka
Monochromator, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Fizyk
SEM-DZIDA, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Sprawka,
Fizyka wykład 220507, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL
Opracowanie wyników II, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURD
termin 2, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Fizyka lab
Opracowanie wyników, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL,
qlki, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Fizyka lab skr
SEM-Luda, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Sprawka, s
zipprzewodnikibartekpopr, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BU
lisarzuuuuu, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Fizyka
elipsoidabartek, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL, Fiz
sprawozdanie 12 got zal, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BUR
Promieniowanie Beta, Politechnika śląska katowice, Zip, Semestr III, Fizyka, Lab, fizyka lab BURDEL,

więcej podobnych podstron