2802

Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей

Лабораторная работа

Физика

Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей. Цель работы: Определение коэффициентов внутреннего трения моторного масла и глицерина методом Стокса. Краткое теоретическое обоснование: При движении вязкой жидкости между ее слоями, дви...

Русский

2012-10-19

28.37 KB

12 чел.

Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей 

Цель работы:

Определение коэффициентов внутреннего трения моторного масла и глицерина методом Стокса.

II.Краткое теоретическое обоснование:

При движении вязкой жидкости между ее слоями, движущимися с различной скоростью, возникают силы трения. Эти силы направлены по касательной к поверхности слоев и получили название сил внутреннего трения. Сила внутреннего трения f тем больше, чем больше площадь S соприкасающихся поверхностей и чем больше градиент скорости dv/dx (изменение скорости на единицу длины   в  направлении нормальном к потоку, при переходе от слоя к слою):

|f|~S(dv/dx)

Для того, чтобы поставить знак равенства между правой и левой частью выражения, нужно ввести коэффициент пропорциональности:

|f|=ηS(dv/dx)

отсюда

η=|f|/ S(dv/dx)                                                   (3)

Величина η получила название коэффициента внутреннего трения жидкости  или вязкости.

Используя выражение (3), можем определить коэффициент внутреннего трения как силу внутреннего трения, приходящуюся на единицу площади при единичном градиенте скорости.

Можно дать и иное определение коэффициента   внутреннего трения. Каждая молекула жидкости участвует в упорядоченном   движении слоя и в тепловом (хаотическом) движении. Переходя из слоя в слой, она переносит с собой то количество направленного движения (импульс) которое она имела в слое. Кроме того, происходит передача направленного количества движения путем ряда последовательных соударений молекул друг с другом. Таким образом, при стационарном (установившемся) движении должен существовать общий поток количества движения (поток импульса), направленный из слоя с большей   скоростью в слой с меньшей скоростью.

Из опыта установлено, что количество движения dK, переносимое через поверхность S раздела слоев, движущихся с различной скорость, пропорционально площади S , градиенту скорости и времени , т.е.

                                                  dK=η(dv/dx)Sdτ                                                       (4)

Из (4) коэффициент внутреннего трения можно определить как физическую величину, численно равную количеству движения, которое переносится в единицу времени через единичную площадку при градиенте скорости, равном единице. В самом деле, если в выражении (4) S=1; =1; (dv/dx)=1, то dK=η.

Коэффициент внутреннего трения является одной из физических характеристик жидкости, эта величина показывает, как сильно данная  жидкость отличается от идеальной.

Определим размерность величины η:

[η]=[f]/[S(dv/dx)]=((ML)/T2)/(L2(L/(TL)))=M/(LT)

III.Рабочие формулы и единицы измерения.

                                     η=2/9r2gt((ρ1- ρ2)/l)                            [г/см·с]

IV.Схема установки.

V.Измерительные приборы и принадлежности.

  1.  Установка с двумя цилиндрическими трубками, наполненными разными  жидкостями
  2.  Три шарика
  3.  Секундомер
  4.  Измерительная линейка

VI.Результаты измерения.

 

Порядок измерения

t, 0C

l, см

t, c

Радиус шарика

ρ , г/см3

ρ 1, г/см3

η   ηср   ∆η ,

г/см•с

глицерин

1

28

40

6,02

0,2

11,3

1,26

0,1316=0,1341± 0,0002

2

28

40

6,15

0,2

11,3

1,26

 0,1345=0,1341±  0,0002

3

28

40

6,23

0,2

11,3

1,26

 0,1362=0,1341±  0,0002

Моторное масло

1

28

40

1,67

0,2

11,3

0,83

 0,0380=0,0387± 0,0011

2

28

40

1,69

0,2

11,3

0,83

 0,0385=0,0387±  0,0011

3

28

40

1,73

0,2

11,3

0,83

 0,0394=0,0387±  0,0011

VII. Черновые записи и вычисления.

η1=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-1,26)/40)·6,02=0,1316     ηср= (η1+ η2+ η3)/3=0,1341  [г/см·с]

η2=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-1,26)/40)·6,15=0,1345     ∆ηср=0,0002

η3=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-1,26)/40)·6,23=0,1362     

η1=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-0,83)/40)·1,67=0,0380     ηср= (η1+ η2+ η3)/3=0,0387  [г/см·с]

η2=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-0,83)/40)·1,69=0,0385     ∆ηср=0,0011

η3=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-0,83)/40)·1,73=0,0394   

VIII. Основные выводы.

Мы определили коэффициенты внутреннего трения моторного масла и глицерина с помощью метода Стокса.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65825. Санитарно-техническое оборудование жилого многоэтажного дома 7.2 MB
  Методические указания предназначены для студентов дневного и заочного обучения специальности Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов, выполняющих курсовой проект на тему Санитарно-техническое оборудование многоэтажного жилого дома.
65826. Разработка он-лайн системы продаж и технической поддержки цифровой компьютерной техники 4.02 MB
  Существование предприятия без персональных компьютеров совершенно немыслимо, ведь с их помощью мы ведем бухгалтерию, сдаем отчеты, получаем информацию от других сотрудников предприятия и, наконец, общаемся с внешним миром. ПК на рабочем месте должен быть всегда исправен и готов к работе, именно поэтому сервисное обслуживание компьютеров имеет огромное значение.
65828. Основы работы в среде операционной системы UNIX 65.5 KB
  Цель работы — изучение среды операционной системы (ОС) UNIX, возможностей программирования командного интерпретатора SHELL, а также принципов работы с неинтерактивным текстовым редактором SED.
65829. ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ 325.06 KB
  Цель работы — изучение основ разработки ОС, принципов низкоуровневого взаимодействия с аппаратным обеспечением, программирования системной функциональности и процесса загрузки.
65830. Исследование механических анероидно-манометрических измерителей высоты и вертикальной скорости 540 KB
  Механический барометрический высотомер предназначен для измерения барометрической высоты которая отсчитывается от места с заданным давлением и в качестве которой может выступать или Барометрический метод измерения высоты основан на зависимости атмосферного...
65832. Анализ и формирование организационных структур 315.22 KB
  В теории организации и теории управления чаще используется понятие организационной структуры управления ОСУ. Организационная структура управления строится с учетом требований наиболее эффективного управления системой. Организационная структура управления одно из ключевых понятий менеджмента тесно связанное с целями функциями распределением полномочий между менеджерами.
65833. Решение систем линейных алгебраических уравнений 741 KB
  Задание 1 Условие: Решить СЛАУ методом итераций Якоби либо Зейделя: Ход работы: Итерационный метод Якоби: Достаточное условие сходимости: Чтобы выполнялось достаточное условие сходимости преобразуем систему: Блоксхема метода Якоби: Код программы: for i:=1 to 4 do x[i]:=1; e:=0.001; k:=0; while k=0 do begin dx:=0; for i:=1 to 4 do begin s:=0; for j:=1 to i1 do...