Молекулярная физика и термодинамика. Вопросы и задания для сам. работы. Степина, Бутко РУДН 201928022019 (1106029), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Определить энергию системы, состоящей из И = 1000 трехмерных квантовых осцилляторов, находящихся прн температуре Т = Ов(бв — — 350 К). ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ КАПИЛЛЯРНЫМ МЕТОДОМ Тема работы: ГИДРОДИНАМИКА. Вопросы к допуску к лабораторной работе 6 1. В чем суть капиллярного метода. Какие ограничения имеет этот метод.
2. Почему время движения жидкости измеряется между определенными метками. 3. Что такое расход жидкости? 4. Что такое кинематическая вязкость? В чем отличие кинематической вязкости от динамической? 5. Единицы измерения динамической и кинематической вязкости в системах СИ и СГС б. Покажите как направлен градиент скорости течения жидкости в капилляре внскозиметра? 7. Как производится обработка результатов измерений? Какие графики нужно построить? Вопросы к защите лабораторной работы 6 1. Какая жидкость называется идеальной? 2. Какое течение называется: а) стационарным; б) ламинарным; в) турбулентным7, 3. Сформулируйте теорему о неразрывности струи.
В каких случаях она справедлива? 4. Выведите уравнение Бернулли. Когда оно выполняется? В какой мере закон Бернулли применим к реальным жидкостям и газам? Что такое динамическое давление, статическое давление? 5. Объясните возникновение внутреннего трения в,жидкости, Сформулируйте закон Ньютона для вязкого трения. б. Объясните физический смысл коэффициента внутреннего трения. 7. Что такое градиент скорости? Как он направлен? 8. Получите формулу Пуазейля для расхода жидкости.
9. Что такое кинематическая вязкость? В чем отличие кинематической вязкости от динамической? 10. Единицы измерения кинематической и динамической вязкости в системах СИ и СГС. 11. Изменяется ли значение коэффициента кинематической вязкости жидкости при увеличении давления 1Т = сопЯ? 12. Если течение жидкости в трубке является ламинарным, по какому закону меняется скорости течения отдельных слоев от стенок к оси трубки? 13. Объясните полученную в вашей работе зависимость коэффициента вязкости от температуры и концентрации растворов, Задании для самостоятельного решения Вариант 1 1. В горизонтально расположенной трубе переменного сечения течет вода, скорость течения которой в узкой части трубы ц1 — — 30 см/'с.
Чему равна скорость юз в широкой части трубы, если ее диаметр с1з в 2 раза болыпе диметра Нт узкой части. 2. Пробковый шарик диаметром 4 мм всплывает в сосуде, наполненном керосином, с постоянной скоростью 1,5 см/с. Определите 14 для керосина динамическую и кинематическую вязкости. Плотность пробки 0,2 г/смз. 3. На столе стоит сосуд, в боковую поверхность которого вставлен горизонтальный капилляр на высоте йт — — 5 см от дна сосуда. Внутренний радиус капилляра г = 1 мм, длина 1 = 1 см. В сосуд налито машинное масло, уровень которого в сосуде поддерживается на высоте йз = 50 см вьппе капилляра. Найти, на каком расстоянии от конца капилляра (по горизонтали) струя масла падает на стол.
4. Бензин течет по трубе. Расход бензина равен Д = 0.5 кг/с, При каком значении диаметра трубы движение бензина остается ламинарным? 5. В широкой части горизонтально расположейной трубы машинное масло течет со скоростью пт = 2 м/с, Определить скорость пз течения машинного масла в узкой части трубы, если разность давлений в широкой и узкой частях трубы Ьр = 50 мм рт. ст. Вариант 2 1. Через трубку сечением 5т = 100 смз продувается воздух со скоростью и = 2 мз/мин. В трубке имеется короткий участок с меньшим поперечным сечением 5т = 20 см . Определите ско- 2 рость пт воздуха в широкой части трубки.
2. Пробковый шарик диаметром б мм всплывает в сосуде, наполненном касторовым маслом, с постоянной скоростью 1,5 см/с. Определите для касторового масла динамическую и кннематическую вязкости. Плотность пробки 0,2 г/смз. 3. В боковую поверхность сосуда вставлен горизонтальный капилляр, внутренний радиус которого г = 1 мм и длина 1 = 1.5 см. В сосуд налит глицерин, уровень которого поддержи вается постоянным на высоте Й = 0.18 м выш Сколько времени потребуется на то, чтобы из капил 5 смз глицерина? 4.
Вода течет по трубе, причем за 1 с через поперечное сечение трубы протекает 200 смз воды. При каком значении диаметра трубы движение трубы остается ламинарным? 5.В горизонтально расположенной трубе сечением 5 = 20,смз течет жидкость. В одном месте труба имеет сужение сечением 5т = 12 смз.
Разность УРовней жидкости в двУх манометРических трубках, установленных в широкой и узкой частях трубы, Ьй = 8 см. Определить'объемный расход жидкости. Вариант 3, 1. В горизонтально расположенной трубе переменного сечения течет вода, скорость течения которой в узкой части трубы ит = 0,5 м/с. Чему равна скорость пз в широкой части трубы, если ее диаметр Нз в 1,5 раза больше диаметра Н~ узкой части. 2. Пластиковый шарик диаметром 5 мм всплывает в сосуде, наполненном глицерином, с постоянной скоростью 2 см/с.
Определите для глицерина динамическую и кинематическую вязкости. Плотность пластика 0,9 г/смз. 3. В боковую поверхность цилиндрического сосуда радиусом й = 2 см вставлен горизонтальный капилляр внутренним радиусом г = 1 мм и длиной 1 = 2 см. В сосуд налито касторовое масло. Найти скорость и понижения уровня касторового масла в сосуде, когда высота этого уровня над капилляром й = 26 см. 4. Машинное масло течет по трубе, причем за 5 с через поперечное сечение трубы протекает 750 смз воды. При каком значении диаметра трубы движение воды остается ламинарным? 5.
Горизонтальный цилиндр насоса имеет диаметр с~т = 20 см. В нем движется со скоростью пт = 1 м/с поршень, выталкивая воду через отверстие диаметром Нз = 2 см. С какой скоростью из ерстия? Каково будет избыточное дав- 16 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ГАЗА КАПИЛЛЯРНЫМ ВИСКОЗИМЕТРОМ Тема работы: ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В ГАЗАХ, ГИДР ОДИНАМИКА Вопросы к допуску к лабораторной работе 8 1. Объясните возникновение внутреннего трения в газах. 2. Какова размерность коэффициента вязкости в системах СИ и СГС? 3.
Как устроен газометр? ' 4. При каких ' условиях закон Пуазейля применим для определения коэффициента вязкости газа в данной работе. 5. Как производится расчет разности уровней жидкости в манометре? 6. Как определяется плотность воздуха? 7. Какие ограничения для данной установки? 8. Как производится обработка результатов измерений? Вопросы к защите лабораторной работы 8 1. Какие состояния называются а) равновесными; б) неравно- весными? 2.
Какие явления переноса вам известны? В чем их сущность? 3. Дайте определение теплопроводности. Запишите закон Ньютона для внутреннего трения. Что такое плотность потока импульса? 4. Объясните, что такое градиент скорости. Покажите, как направлен градиент скорости течения газа в капилляре. 5. Пользуясь молекулярно-кинетической теорией покажите, от каких величин зависит коэффициент внутренн зах. 6. Какова связь коэффициента внутреннего трен ситами, характеризующими другие явления пе 7. Как изменяется коэффициент внутреннего трения газа при; а) увеличении давления в 2 раза (Т=сопзг); б) увеличении температуры в 2 раза (р=сопз1)? 8. При каких условиях коэффициент вязкости газов зависит от давления? Проявляется ли вязкость в состоянии невесомости? 9. Что такое расход газа? Запишите и поясните закон Пуазейля для расхода газа.
10. Покажите„что закон Пуазейля применим для определения коэффициента вязкости газа в данной работе. 11. Дайте определение ламинарного и турбулентного течение. 12. Какой физический смысл числа Рейнольдса? От каких величин зависит число Рейнольдса? Задания для самостоятельного решения Вариант 1' 1. Вода течет по трубе квадратного сечения со стороной а = 30 см.
Средняя по сечению скорость (и) = 10 см/с. Определить число Рейнольдса ле для потока жидкости в трубе и указать характер течения жидкости. 2. По трубе течет машинное масло. Максимальная скорость, при которой движение масла в трубе 'остается еще ламинарным, от = 3.2 см/с. При какой скорости оз движение глицерина в той же трубе переходит из ламинарного в турбулентное? 3. В трубе с внутренним диаметром с( =' 3 см течет вода. Опреде'- лить максимальный массовый расход тлг воды при ламинарном течении. 4. Вода течет по трубе, причем за 1 с через-поперечное сечение трубы протекает 200 смз воды.
При каком значении диаметра трубы движение трубы остается ламинарным? 5. Каким будет характер течения водяного пара в цилиндрической трубе диаметром Н = 10 см, если известно, что за 40 минут через поперечное сечение трубы протекает 1 кг газа. Плотность газа ' р = 0.6 кг/мз, кинематическая вязкость газа т = 20,02 10 е мз/с. 18 19 6. Построить график 'зависимости коэффициента внутреннего трения водорода постоянной массы от температуры в интервале 100 К с Т < 1000Кчерез 100Кприр = сопзг.
7,. Найти коэффициент внутреннего трения воздуха при давлении 760 мм рт.ст. и температуре 10'С. 8. Во сколько раз коэффициент внутреннего трения азота меньше коэффициента внутреннего трения кислорода? Температура газов одинакова. 9. Найти диаметр молекулы углекислого газа, если известно, что для углекислого газа коэффициент внутреннего трения при 300 К равенн = 15 10 ь Па ° с.
10. Найти коэффициент внутреннего трения азота при нормаль- ных условиях, если коэффициент диффузии для него при этих условиях равен 0.142 смз/с. Вариант 2 1. Керосин течет по круглой гладкой трубе диаметром с~ = 7.5 см со средней по сечению скоростью (и) = 10 см/с. Определить число Рейнольдса Яе для потока жицкости в трубе и указать характер течения жидкости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
