Теоретичні відомості. Молекулярно-кінетична теорія встановлює зв’язок між коефіцієнтом внутрішнього тертя ідеального газу η

Молекулярно-кінетична теорія встановлює зв’язок між коефіцієнтом внутрішнього тертя ідеального газу η, середньою довжиною вільного пробігу молекули λ і середньою арифметичною швидкістю ν їх переміщення у вигляді

, (13.1)

де ρ − густина газу.

Більш детальний розгляд даного зв’язку з урахуванням розподілу молекул за швидкостями дає таку ж формулу, але вже з іншим числовим коефіцієнтом:

. (13.2)

Замінимо ν та ρ на їх значення з кінетичної теорії та отримаємо:

, (13.3)

де Т − абсолютна температура; R − стала газів; M − молекулярна маса газів.

Всі фізичні величини, зокрема η, постійні або легко вимірюються, тому експериментально вимірюючи η, легко підрахувати потім і λ за формулою (13.3).

Для вимірювання коефіцієнту внутрішнього тертя можна скористатися формулою Пуазейля:

, (13.4)

де V − об’єм газу, який витікає через капіляр за час t; r − радіус капіляра; Δ Р − різниця в тиску на кінцях капіляра; l − довжина капіляра.

Із (13.4) маємо

. (13.5)

Всі фізичні величини в правій частині можуть бути виміряні безпосередньо.

Методика вимірювань та опис вимірювальної установки:

Вимірювальна установка зображена на рис.13.1.

Посудину А з краном К в нижній частині наповнюють водою так, щоб рівень води не перевищував шкалу S, що приклеєна до скляної посудини. Через пробку в посудині А проходить капіляр L, радіус і довжина якого вказані в таблиці на установці. Капіляр не повинен торкатися поверхні води. Кран К має отвір значно більшого перерізу, ніж капіляр (рис.13.1).

При відкриванні крану починається витікання рідини під дією гідростатичного тиску рідини, яка знаходиться вище рівня отвору крану.

, (13.6)

де h₁ і h₂ − початкова і кінцева висота рідини в посудині, відповідно; ρ − густина рідини; g − прискорення вільного руху.

Об’єм повітря V, яке пройшло крізь капіляр, буде дорівнювати об’єму рідини, яка витекла через кран К в мензурку.