22843

Визначення коефіцієнта внутрішнього тертя рідини капілярним віскозиметром

Лабораторная работа

Физика

Якщо шари рідини або газу рухаються один відносно одного між ними діють сили внутрішнього тертя. Коефіцієнт внутрішнього тертя рідини або газу можна визначити за формулою Пуазейля 2 яка виражає величину об`єму рідини або газу що протікає за час через капіляр радіуса та довжини за умови що потік ламінарний. Справді якщо взяти дві рідини відповідні величини для однієї з них позначимо індексами ‘0 а другої 1 і визначити час і витікання однакових об`ємів цих рідин...

Украинкский

2013-08-04

104 KB

13 чел.

РОБОТА № 8

Визначення коефіцієнта внутрішнього тертя рідини

капілярним віскозиметром

Вступ. Якщо шари рідини або газу рухаються один відносно одного, між ними діють сили внутрішнього тертя. За законом Ньютона сила внутрішнього тертя  виражається так:

,                                                               (1)

де  — поверхня шарів, по якій відбувається взаємодія,   —градієнт швидкості шарів, а  — так званий коефіцієнт внутрішнього тертя або в`язкості.

Теоретичні відомості. Коефіцієнт внутрішнього тертя рідини або газу можна визначити за формулою Пуазейля

,                                                                  (2)

яка виражає величину об`єму рідини або газу, що протікає за час  через капіляр радіуса  та довжини  за умови, що потік ламінарний. — це різниця тисків на кінцях капіляра, під дією якого відбувається течія речовини.

Визначивши на досліді  і за формулою (2) можна обчислити коефіцієнт . Але в даній роботі використовується відносний метод визначення коефіцієнта в`язкості. Справді, якщо взяти дві рідини (відповідні величини для однієї з них позначимо індексами ‘0’ , а другої — ’1’) і визначити час і витікання однакових об`ємів цих рідин через один і той же капіляр (і  однакові), то враховуючи (2), одержимо:

,                                                                     (3)

або

  .                                                                 (4)

Якщо рідина витікає під дією сили тяжіння, то , де  — густини рідин, і співвідношення (4) набуває вигляду:

.                                                                  (5)

Таким чином, якщо коефіцієнт внутрішнього тертя однієї рідини () відомий, вимірюючи час витікання однакових об`ємів цих рідин через капіляр (і ), а також знаючи густини рідин  і , можна визначити коефіцієнт в`язкості досліджуваної рідини .

Опис методу. У даній роботі коефіцієнт в`язкості рідини вимірюється за допомогою капілярного віскозиметра Оствальда. Цей прилад являє собою U-подібну скляну трубку abcd (рис. 1), встановлену вертикально. Широке коліно ab цієї трубки закінчується внизу розширенням (сферою) b, а друге коліно складається з капіляра e, що закінчується сферою с, яка переходить в широку трубку d. Під сферою с і над нею на трубках е і d, нанесено дві позначки m і n, що обмежують певний об`єм рідини, час витікання якої вимірюється.

Віскозиметр вміщується у резервуар D  з водою, що відіграє роль термостата. Рівень води повинен бути вище від верхньої риски m на приладі.

Рис.1

Для проведення досліду прилад добре промивають дистильованою водою, а потім — невеликою кількістю досліджуваного розчину. Наливають в широке коліно певний, сталий при всіх дослідах об`єм досліджуваної рідини. Далі за допомогою гумової груші, з`єднаної з капіляром приладу, обережно перекачують рідину в друге коліно і заповнюють сферу с вище позначки m. Потім праве коліно віскозиметра сполучають з атмосферою. При цьому рідина починає протікати через капіляр е. В момент, коли меніск рідини проходить точку m, включають секундомір і зупиняють його, коли меніск проходить позначку n.

Перш за все визначають — час протікання через капіляр дистильованої води в об`ємі, обмеженому рисками на сфері с, потім час витікання розчинів. Коефіцієнт в`язкості кожного розчину обчислюється за формулою (5). Густина водних розчинів  CuSO4 при 18°С наведена в таблиці:

Концентрація в %

 (г/см3)

5

1.051

10

1.107

15

1.167

20

1.230

Порядок виконання роботи. 

  1.  Визначити коефіцієнт внутрішнього тертя водних розчинів CuSO4таких концентрацій: 5%, 10%, 15%, 20%.
  2.  Побудувати графік залежності коефіцієнта в`язкості від концентрації розчину.

Література :

  1.  Савельев Д.В., Курс общей физики (том II: Термодинамика и молекулярная физика). М.; Наука, 1990, с. 359-368.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73209. Тепловое излучение 162.5 KB
  Энергетической светимостью тела называется поток энергии мощность светового излучения испускаемый единицей поверхности излучающего тела по всем направлениям. Энергетическая светимость является функцией частоты длины волны и температуры тела...
73210. Квантовые свойства электромагнитного излучения 270 KB
  Столетов провел подробное исследование по изучению действия света на заряженные тела. Выводы из опытов Столетова: Под действием света вещество теряет только отрицательный заряд. Число фотоэлектронов вырываемых с катода за единицу времени пропорционально интенсивности света.
73211. Строение атома 178.5 KB
  В середине века атомистическая теория имела мало сторонников. Однако уже в начале XVIII века было показано, что многим до того времени непонятным свойствам вещества удается дать объяснение в рамках атомистической гипотезы, исходя из общих законов механики.
73212. Элементы квантовой механики, Статистическая инитериретация волны де Бройля 153.5 KB
  Однако целый ряд экспериментальных фактов заставляет признать что электрон а также и другие частицы обладают не только свойствами корпускул но и свойствами волн подобно фотонам света. Он предположил; что все частицы должны обладать волновыми свойствами подобными волновым свойствам света...
73213. Электромагнитная индукция 570 KB
  Явление возникновения электрического тока в проводнике при изменении магнитного потока через контур проводника. Индукционный ток возникает при изменении тока в проводнике. Направление индукционного тока зависит от направления движения магнита проводника с током.
73214. Электромагнитные колебания и волны 554 KB
  Основы теории электромагнитных колебаний были изложены физиком Томсоном. Во время колебаний внешнее напряжение к контуру не приложено. Поэтому падение напряжения на емкости и на индуктивности в сумме должны дать нуль: делим на L и заменяем 1...
73215. Система уравнений Максвелла 188 KB
  Если цепь с конденсатором питать переменным током то в цепи за каждый период протекают токи заряда и разряда конденсатора сопротивление которого теперь не бесконечно велико а зависит от ёмкости конденсатора и частоты тока: Согласно воззрениям Фарадея Максвелла конденсатор надо рассматривать не как разрыв цепи...
73216. Механические колебания 331 KB
  Если колебания происходят под воздействием только одной возвращающей силы их называют свободными или собственными колебаниями. Свободные колебания являются незатухающими если не происходит рассеивания энергии в окружающую среду.
73217. Интерференция света 359.5 KB
  Уже на заре истории люди интересовались природой света воздействующего на глаза. Вся история развития воззрений на природу света говорит об исключительной важности для науки положения материалистической диалектики о материи. Вопрос о природе света возник в глубокой древности.