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

60612. Методичні рекомендації щодо ефективності проблемного навчання 29 KB
  Ушинського що привчати учнів виконувати розумову працю необхідно поступово починаючи з молодших класів; будувати навчальний процес так щоб вивчення нового матеріалу спиралося на знання попереднього...