Молекулярная физика и термодинамика. Ч.1. Косенко Г.И - 10 стр.

      Это уравнение справедливо лишь тогда, когда шарик падает в без-                           Контрольные вопросы
граничной среде. Если шарик падает вдоль оси трубки радиуса R, то при-
                                                                               1. Физический смысл коэффициента внутреннего трения.
ходится учитывать влияние боковых стенок.
                                                                               2. Внутреннее трение относится к явлениям переноса. Что пере-
      Формула для определения коэффициента жидкости с учетом по-
                                                                         носится при внутреннем трении и какая физическая величина при этом
правок принимает следующий вид:
                                                                         изменяется?
                          2 g ⋅ r 2 ⋅ t (ρш − ρ ж )                            3. От чего зависит коэффициент внутреннего трения жидкости?
                       η= ⋅            ⋅              .            (4)
                          9     l        ⎛         r⎞                          4. Оценить время, через которое шарик начнет падать равномерно
                                         ⎜1 + 2.4 ⋅ ⎟
                                         ⎝         R⎠                    (скорость уменьшится в e раз).

      Описание установки.
       В данной работе падение шарика наблюдают в стеклянном цилин-
                                                                                              Лабораторная работа № 4
дре, наполненном касторовым маслом. На цилиндре нанесены две метки            Определение размеров молекулы стеариновой кислоты
А и В, расположенные на расстоянии l. Верхняя метка располагается
ниже уровня жидкости на 8–10 см.                                               Цель работы – определить размеры молекулы стеариновой ки-
       Помещая цилиндр в термостат, можно повышать температуру мас-      слоты, оценить относительную и абсолютную погрешности измерений.
ла. В этом случае его вязкость будет изменяться. Для равномерного на-          Приборы и принадлежности: бюретка, укрепленная на штативе,
грева необходимо принудительно перемешивать масло в цилиндре.            кювета с водой, пробковые опилки.

      Порядок выполнения работы.                                                В отличие от газа или пара, которые целиком занимают предос-
                                                                         тавленный им объем, жидкости обладают способностью сохранять объ-
      1. Помещая шарики на предметное стекло микроскопа, измерить        ем (т. е. их объем не определяется объемом сосуда), а также наличием
их диаметры.                                                             свободной поверхности, отделяющей данную жидкость от пограничной
      2. Измерить плотность масла денсиметром.                           среды.
      3. Замерить расстояние l между метками на цилиндре.                       В пограничном слое жидкости действуют силы поверхностного
      4. Сбросить пинцетом шарик в масло так, чтобы он падал вдоль       натяжения, наличие которых обусловлено тем, что поверхностные мо-
оси цилиндра, и измерить секундомером время падения между метками.       лекулы жидкости подвергнуты силе притяжения «своих» же молекул
      5. Повторить пункт 4 не менее трех раз.                            лишь с одной стороны, а с другой стороны испытывают притяжение мо-
      6. Поместить цилиндр с касторовым маслом в термостат и на-         лекул иного рода. Это означает, что поверхностные молекулы обладают
греть (для равномерного нагрева производить помешивание масла в ци-      избытком потенциальной энергии. Известно, что любая система при рав-
линдре сеткой для сбора шариков).                                        новесии находится в том из своих возможных энергетических состоя-
      7. Следя за температурой масла по термометру через каждые 5–       ний, при котором ее энергия минимальна. Свободная поверхность жид-
10°C повторить опыт (пункт 4).                                           кости под действием сил поверхностного натяжения стремится к сфери-
      8. Для каждого значения температуры рассчитать коэффициент         ческой форме, как энергетически более выгодной. Обычно этому препят-
внутреннего трения по формуле (4).                                       ствует сила тяжести, жидкость принимает форму сосуда, а ее поверхность
      9. По результатам опытов построить график зависимости коэф-        горизонтальна. Однако в случаях, когда объем жидкости мал и можно
фициента вязкости от температуры.                                        пренебречь силой тяжести, например в маленьких каплях, форма жид-
     10. Оценить погрешность в определении коэффициента внутренне-       кости близка к сферической (например, капли ртути из разбившегося
го трения.                                                               термометра).


                                 19                                                                       20