1. Цель. Определить вязкость воздуха, среднюю скорость теплового движения молекул воздуха, длину свободного пробега молекулы и эффективный диаметр молекул при помощи сосуда Мариотта.
2. Схематический рисунок установки.
Рис.1. Схема экспериментальной установки, где 1 – шкала, 2 – трубка, 3 – капилляр, 4 — отверстие, 5 – кран, 6 – мерный стакан.
3. Расчётные формулы.
(1),
Где – вязкость воздуха, B – постоянная прибора, H – разность уровней воды в трубке и сосуде, V – объём воздуха, T – время вытекания.
(2),
Где G – ускорение свободного падения, 
– плотность воды, R – радиус капилляра, L – длина капилляра.
(3),
Где <V> – средняя скорость теплового движения молекул воздуха, T – абсолютная температура воздуха, M – его молярная масса, R – универсальная газовая постоянная.
<L>= 3HRT/(PM<V>) (4),
Где <L> – средняя длина свободного пробега молекулы, P – атмосферное давление.
(5),
Где D – эффективный диаметр молекул, K – постоянная Больцмана.
4. Основные результаты измерений.
Таблица 1
Результаты измерений и расчётов для определения молекулярных характеристик движения воздуха и его вязкости
№ п/п | H, М | V*103, М3 | T, c |
1 2 3 4 5 | 0.015 0.015 0.015 0.015 0.017 | 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 | 44.5 48.0 48.0 47.0 41.0 |
Среднее | 0.0154 | 0.2 | 45.7 |
5. Контрольный расчёт.
По формуле (2) находим постоянную для прибора:
Тогда вязкость воздуха равна:
Средняя скорость теплового движения равна:
Средняя длина свободного пробега равна:
Эффективный диаметр молекул равен:
6. Вывод. В результате опыта при помощи сосуда Мариотта удалось определить основные характеристики молекулярного движения воздуха и его вязкости. На точность полученного результата могли повлиять, в первую очередь, человеческий фактор (достаточно сложно было определить на глаз значение разности уровней), а также несовершенность экспериментальной установки.