Определение длины свободного пробега

Для определения используется эффект внутреннего трения в газе при протекании его по тонкой трубке. Если между концами трубки создать разность давлений ∆р, то газ потечет по трубке. Объем газа, протекшего через трубку за время t, может быть определен по формуле Пуазейля:

, (2)

где V – объем протекшего газа;

r – радиус трубки;

– длина трубки;

t – время протекания газа;

∆p – разность давлений между концами трубки;

η – динамическая вязкость газа.

Из формулы (1) выразим длину свободного пробега:

(3)

Из формулы Пуазейля (2) найдем динамическую вязкость:

(4)

Плотность воздуха ρ при атмосферном давлении найдем из уравнения Клапейрона

, (5)

где R – универсальная газовая постоянная;

T – абсолютная температура;

μ – молекулярная масса газа.

Средняя скорость теплового движения находится из молекулярно-кинетической теории газов:

. (6)

Подставив в формулу (3) выражения (4), (5) и (6), получим выражение для средней длины свободного пробега

. (7)

Чтобы найти среднюю длину свободного пробега на опыте, нужно определить ряд неизвестных величин.