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

7078. Изучение и компьютерное моделирование переходных процессов, возникающих при коммутациях в цепях первого порядка 121 KB
  Цель работы: Изучение и компьютерное моделирование переходных процессов, возникающих при коммутациях в цепях первого порядка, содержащих сопротивление и емкость либо сопротивление и индуктивность. В лабораторной работе необходимо исследовать зависим...
7079. Доходы от собственности 94.5 KB
  Доходы от собственности Одним из элементов доходов от собственности являются доходы по ценным бумагам. Ценная бумага - это форма существования капитала, отличная от его товарной, производительной и денежной форм, которая может передаваться вмес...
7080. Комплекс механизированных работ по лесовосстановлению площадей после ветровала 694.6 KB
  Комплекс механизированных работ по лесовосстановлению площадей после ветровала Введение В данной курсовой работе мною представлен комплекс механизированных работ по лесовосстановлению участка после ветровала. Ветровал - деревья поваленны...
7081. Нелинейные резистивные элементы 105 KB
  Нелинейные резистивные элементы Цель работы: Изучение степенной (полиномиальной) и кусочно-линейной аппроксимаций вольт-амперных характеристик (ВАХ) нелинейных резистивных элементов. Изучение спектрального состава тока, протекающего через нелинейный...
7082. Изучение фазовых и структурных превращений сиcтемы железо-углерод 288 KB
  Цель работы - изучение фазовых и структурных превращений сиcтемы железо-углерод, металлографическое исследование микроструктуры углеродистых сталей в равновесной состоянии во взаимосвязи с их механическими свойствами. Основные теоретические с...
7083. Выбор расходомера для измерения расхода сжиженной пропан-бутановой фракции 1021.5 KB
  Выбор расходомера для измерения расхода сжиженной пропан-бутановой фракции Содержание Общие сведения об измерении расхода и массы веществ. Основные виды расходомеров: Расходомеры переменного перепада давления Расходомеры обт...
7084. Металлографические методы исследования структуры металлов и сплавов 578 KB
  Металлографические методы исследования структуры металлов и сплавов ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Цель работы - ознакомление с методами металлографического анализа металлических материалов, получение навыков работы с металлографиодским микроскопом и определен...
7085. Оператор цикла LOOP. Команды условных переходов 143 KB
  Оператор цикла LOOP. Команды условных переходов Цель работы: Научиться использовать оператор повторения и команды условных переходов. Задание: Составьте программу для подсчета выражения, где N - произвольное четное положительное число, без исп...
7086. Процеси теплообміну при нагріванні рідини 176.31 KB
  Мета роботи: дослідити процеси теплообміну при нагріванні рідини та виявити величину і причини розбіжності результатів експериментального і аналітичного дослідження. Обладнання: експериментальна установка для нагрівання рідини ТА...