3642
Лабораторные работы. Физические свойства жидкостей
Лабораторная работа
Физика
Изучение физических свойств жидкости. Цель работы: освоение техники измерения плотности, теплового расширения, вязкости и поверхностного натяжения жидкостей. Схема устройства...
Русский
2012-11-05
437.5 KB
182 чел.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Изучение физических свойств жидкости.
Цель работы: освоение техники измерения плотности, теплового расширения, вязкости и поверхностного натяжения жидкостей.
Схема устройства.
1 термометр;
2 - ареометр;
3 вискозиметр;
4 - капиллярный вискозиметр;
5 сталагмометр.
Определение коэффициента теплового расширения жидкости.
Порядок выполнения работы:
1) Подсчитать общее число градусных делений в шкале термометра измерить расстояние l между крайними штрихами шкалы.
2) Вычислить приращение объема термометрической жидкости , где r- радиус капилляра термометра.
3) С учетом начального (при 00С) объема термометрической жидкости W - значение коэффициента теплового расширения и сравнить его со значением . Значение используемых величин занести в таблицу.
1) Число делений 52
2) r=0,01 см.
3)
Жидкость |
кг/м3 |
МПа-1 |
С-1 |
м2/с |
Н/м |
Вода пресная |
998 |
0,49 |
0,15 |
1,01 |
73 |
Спирт этиловый |
790 |
,78 |
1,10 |
1,52 |
23 |
Масло: |
|||||
Автол М-8В |
900 |
0,60 |
0,64 |
300 |
25 |
Индустриальное 20 |
900 |
0,72 |
0,73 |
110 |
25 |
Трансформаторное |
890850 |
0,60 |
0,70 |
30 |
25 |
АМГ-10 |
0,76 |
0,83 |
20 |
25 |
Жидкость в термометре автол.
Вид жидкости |
r ,см |
W,см3 |
T, 0С |
L, см |
W, см3 |
, 0С-1 |
С-1 |
Спирт |
0,01 |
0,0274 |
27,4.10-3 |
5 |
15,7*10-4 |
0,573 |
0,64 |
Измерение плотности жидкости ареометром.
Порядок выполнения работы:
1) Измерить глубину погружения h ареометра по миллиметровой шкале на нем.
2) Вычислить плотность жидкости по формуле где т и d масса и диаметр ареометра. Эта формула получена путем приравнивания силы тяжести ареометра G=mg и выталкивающей (архимедовой) силы PA=pgw , где объем погруженной части ареометра W= (d2/4)h.
3) Сравнить опытные значения плотности р со справочным значением р* . Значение используемых величин свести в таблицу.
Вид жидкости |
m, г |
d, см |
h ,см |
,г/см3 |
,г/см3 |
Вода |
5,5 |
1,1 |
6 |
0,9 |
0,998 |
Определение вескости вискозиметром Стокса.
Порядок выполнения работы:
1) Повернуть устройство №1 в вертикальной плоскости на 1800 и зафиксировать секундомером время t прохождения шариком расстояния l между двумя метками в приборе 3. Шарик должен падать по оси емкости без соприкосновения со стенками. Опыт выполнить 3 раза, а затем определить среднеарифметическое значение времени t.
2) Вычислить опытное значение кинематического коэффициента вязкости жидкости , где g - ускорение свободного падения; d, D - диаметры шарика и цилиндрической емкости; p, pш - плотности жидкости и материала шарика;
3)Сравнить опытным путем значение коэффициента вязкости с табличным значением * . Значения используемых величин свести в таблицу.
Вид жидкости |
, кг/м3 |
t,с |
l,м |
d,м |
D,м |
ш, кг/м3 |
,м2/с |
*м2/с |
М-8В |
900 |
17 |
0,07 |
0,008 |
0,02 |
982 |
300·10 |
300·10 |
Измерение вязкости капиллярным вискозиметром.
Порядок выполнения работы:
1) Перевернуть устройство №1 в вертикальной плоскости и определить секундомером время стечения через капилляр объема жидкости между метками из емкости вискозиметра 4 и температуру Т по термометру 1.
2) Вычислить значение кинематического коэффициента вязкости (М постоянная прибора) и сравнить его с табличным значением. Данные свести в таблицу.
Вид жидкости |
М,м2/с2 |
t,с |
м2/с |
T,0С |
*м2/с |
М-8В |
366·10 |
125 |
457,5·10 |
27 |
300·10 |
Измерение поверхностного натяжения сталагмометром.
Порядок проведения работы:
1) Повернуть устройство №1 и подсчитать число капель, полученных в сталагмометре 5 из объема высотой S между двумя метками. Опыт повторить три раза и вычислить среднее арифметическое значение числа капель n.
2) Найти опытное значение коэффициента поверхностного натяжения (К постоянная сталагмометра) и сравнить его с табличным значением. Данные привести в таблицу.
Вид жидкости |
К,м3/с |
,кг/м3 |
n |
,Н/м |
*H/м |
М-8В |
6,1·10 |
900 |
190 |
0,028 |
0,025 |
βт=(0,00157/0,0274)/50=1,1·10ºс
ρ=4·5,5/3,14·1,1²·6)=0,9 г/см³;
ν=м²/с;
ν=3,66·10·125=457,5·10м²/с;
σ=6,1·10·900/190=0,028 Н/м.
Вывод: Входе проведения лабораторной работы ознакомились с методами измерения температуры, плотности, вязкости, поверхностного натяжения. Сверившись со стандартными данными убедились в правильности методов измерения (расчёты по опытным данным совпали с табличными).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
Изучение приборов для измерения давления.
Цель работы: Изучение устройства и принципа действия жидкостных приборов для измерения давления.
1.Полость с атмосферным давлением;
2. опытный резервуар; 3-пьезометр; 4-уровнеметр; 5-мановакуметр; 6-пьезоиетр; 7-вакуметр
Описание устройства №2 и жидкостных приборов.
Ртутный барометр состоит из вертикальной стеклянной трубки с миллиметровой шкалой и закрытым верхним кольцом, которая заполнена ртутью, и чаши с ртутью, в которую опущена трубка нижним концом.
Для демонстрации других приборов служит устр. №2, которое выполнено прозрачным и имеет полость 1, в которой всегда сохраняется атмосферное давление, и резервуар 2, частично заполнен водой (рис. а). Для измерения давления и уровня жидкости в резервуаре 2 служат жидкостные приборы 3,4 и5 .Они представляют собой произвольные вертикальные каналы со шкалами, размеченными в единицах длины.
Однотрубный манометр 3 сообщается верхним концом с атмосферой, а нижний- с резервуаром 2. Им определяется манометрическое давление Рм=ρghм на дне резервуара.
Уровнемер 4 соединен обоими концами с резервуарами и служит для измерения уровня жидкости H в нём.
Мановакууметр представляет собой U- образный канал, частично заполненный жидкостью. Левым коленом он подключён к резервуару 2, а правым к полости 1 и предназначен для определения манометрического Рмо=ρghм (рис. а) или вакуумметрического Рво=ρghв (рис. б)давлений над свободной поверхностью жидкости в резервуаре 2. Давление в резервуаре можно изменять путём наклона устройства.
При повороте устройства в его плоскости на 180º против часовой стрелки (рис. в) канал 4 остаётся уровнемером, колено мановакууметра 5 преобразуется в пьезометр 6, а пьезометр 3-в вакуумметр 7, служащий для определения вакуума Рво=ρghв над свободной поверхностью жидкости в резервуаре 2.
Вывод: В результате проведения лабораторной работы ознакомились принципом работы приборов для измерения давления манометров. Принцип работы которых основывается на уравновешивании измеряемого давленя Р силой тяжести столба жидкости высотой h в приборе, т.е. работа приборов основывается на принципе сообщающихся сосудов.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
Измерение гидростатического давления.
Цель работы: Приобретение навыков по измерению гидростатического давления жидкостными приборами.
1.Полость с атмосферным давлением;
2. опытный резервуар; 3-пьезометр; 4-уровнеметр; 5-мановакуметр; 6-пьезоиетр; 7-вакуметр.
Порядок выполнения работы
№ п/п |
Наименование величин |
Обозначения, формулы |
Условия опыта Р0РА Р0 РА |
|
1. |
Пьезометрическая высота, м |
hn |
22,1 |
5,6 |
2, |
Уровень жидкости в резервуаре, м |
H |
7,8 |
10,4 |
3, |
Манометрическая высота, м |
hm |
14,6 |
---- |
4, |
Вакуумметрическая высота, м |
hB |
----- |
4,6 |
5, |
Абсолютное давление на дне резервуара по показанию пьезометра, Па |
103520,2 |
101873,8 |
|
6, |
Абсолютное давление в резервуаре над жидкостью, Па |
102755,8 ------- |
----- 100874,2 |
|
7, |
Абсолютное давление на дне резервуара через показания мановакууметра и уровнемера, Па |
103520,2 |
101,893,4 |
|
8, |
Относительная погрешность результатов определения давления на дне резервуара, % |
0 |
-0,01 |
Pa=101325 Па; PH2o=1000 кг/м³ ; P=Pa+ρghп ;
P1=101325+1000·9.8·0.224=103520.2 Па;
P2=101325+1000·9.8·0.056=101873.8 Па;
Po=Pa+ρghп;
Po=101325+1000·9.8·0.106=102755.8 Па;
Po=Pa-ρghв;
Po=101325-1000·9.8·0.046=100874.2 Па;
P*=Po+ρgh;
P*=102755.8+1000·9.8·0.078=103520.2 Па;
P*=100874.2+1000·9.8·0.104=1011893.4 Па;
δp=100(103520.2-103520.2)/103520.2 Па;
δp=100(101873.8-101893.4)/101873.8=-0.01 %
Вывод: Научились определять давление путём измерения разности уровней сообщающихся сосудов и переводить показания приборов в абсолютные давления.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
Изучение структуры потоков жидкости.
Цель работы: Наблюдение потоков жидкости с различной структурой и выявление факторов, влияющих на структуру.
1,2-баки; 4,5-опытные каналы; 7-решётка;
3-перегордка; 6-щель; 8-уровневая шкала;
Порядок выполнения работы.
Ламинарный режим |
Турбулентный режим |
Расширение потока |
Обтекание стенки |
Вывод: : Наблюдали структуру потока ,выявили факторы влияющие на структуру потока, а именно скорость движения жидкости и ее вязкость. Выяснили что на структуру потока влияют следующие факторы: вязкость жидкости, скорость потока и характерный размер канала (в нашем случае диаметр), т.е. составляющие числа Рейнольдса.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
Определение режима течения.
Цель работы: Освоение расчетного метода определения режима течения.
Порядок выполнения работы.
№ п/п |
Наименование величин |
Обозначения, формулы |
№ опыта |
|
1 |
2 |
|||
1 |
Изменение уровня воды в баке, см |
S |
6 |
6,3 |
2 |
Время наблюдения за уровнем, с |
t |
17 |
7 |
3 |
Температура воды, 0С |
T |
24 |
24 |
4 |
Кинематический коэффициент вязкости воды, см2/с |
0,0092 |
0,0092 |
|
5 |
Объем воды, поступающей в бак за время t, см3 |
W=ABS |
504 |
529,2 |
6 |
Расход воды, см3/с |
Q=W/t |
29,6 |
75,6 |
7 |
Средняя скорость теченя в канале, см/сек |
V=Q/ |
11,84 |
30,24 |
8 |
Число Рейнольдса |
Re=Vd/ |
1801,7 |
4601,7 |
9 |
Название режима течения |
Re(<,>)Rek=2300 |
Ламин. |
Турб. |
А=21 см, В=4 см, d=1.4 cm; ω=2.5 cm².
υ=17.9/(1000+34·24+0.22·24²)=0.0092 cm²/c;
W1=21·4·6=504; W2=21·4·6.3=529.2 cm³;
Q1=504/17=29.6 cm³/c; Q2=529.2/7=75.6 cm³/c
V1=29.6/2.5=11.84 cm/c; V2=75.6/2.5=30.24 cm/c;
Re=11.84·1.4/0.0092=1801.7; Re=30.24·1.4/0.0092=4601.7
Вывод: Освоили расчетные методы определения режима течения жидкости. На основе полученных данных можно сделать вывод, что в первом случае т.к. Re=1807.7<Reкр=2300 режим течения ламинарный, а во втором
Re>Reкр=2300 режим течения турбулентный.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
Эксперементальное изучение уравнения Бернулли.
Цель работы: Опытное подтверждение уравнения Бернулли, т.е. понижения механической энергии по течению и перехода потенциальной энергии в кинетическую и обратно (связи давления со скоростью).
Порядок выполнения работы.
Обработка опытных данных.
№ п/п |
Наименование Величин. |
Обозначения, формулы |
Сечения канала |
|||||
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
|||
1. |
Площадь сечения канала, см |
ω |
0.45 |
0.45 |
0.35 |
0.35 |
0.7 |
0.3 |
2. |
Средняя скорость, см/с |
V=Q/ω |
54.4 |
54.4 |
70 |
70 |
35 |
81.6 |
3. |
Пьезометрический напор, см |
Hп=P/(ρg) |
8 |
7.5 |
5 |
2.5 |
3 |
--- |
4. |
Скоростной напор, см |
Нк= |
1,5 |
1,5 |
2,4 |
2,4 |
0,62 |
3,39 |
5. |
Полный напор, см |
9,5 |
9 |
7,4 |
4,9 |
3,62 |
3,39 |
А=21 см, В=4см, S=7 см, t=24 с, Q=ABC/t=24.5см/с
V1=VII=Q/ω=24.5/0.45=54.4 cm/c
VIII=VIV=Q/ω=24.5/0.35=70 cm/c;
VV=24.5/0.7=35 cm/c;
VVI=24.5/0.3=81.6 cm/c;
HkI,II==54.4/(2·9.81)=1.5 cm;
HkII,IV==70/(2·9.81)=2.4 cm;
HV=35/(2·9.81)=0.62 cm;
HVI=81.6/(2·9.81)=3.39 cm;
Вывод: Следуя из уравнения Бернулли можно сделать вывод, что в случае отсутствия теплообмена потока с внешней средой полная удельная энергия постоянна вдоль потока, следовательно, изменения одного вида энергии приводит к изменению другого вида энергии, противоположного по знаку. У нас получилось, что при расширений потоков скорость U и кинетической энергий v/2q уменьшаются, что приводит в силу сохранения баланса вызывает увеличение потенциальной энергий Р (рq),т.е. понижение скорости потоков U по течению приводит к возрастанию давлению Р и наоборот. Наши измерения соответствуют уравнению Бернулли.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
Определение местных потерь напора.
Цель работы: Определение опытным путем потерь напора на преодоление местных сопротивлений и сравнение их с рассчитанными по инженерным формулам.
Порядок выполнения работы.
№ пр |
Наименование величин |
Обозначение формул |
Вид сопротивления |
|||
сужение |
расширение |
|||||
1 (II) |
2(III) |
1(IV) |
2(V) |
|||
1. |
Площади сечений, см² |
ω |
0.45 |
0.35 |
0.35 |
0.7 |
2 |
Средние скорости за сопротивлением, см |
V2 |
54.4 |
70 |
70 |
35 |
3 |
Опытное значение местных потерь, см |
hm(hbc,hp) |
7,6 |
3,62 |
||
4. |
Коэффициенты местных сопротивлений |
0,11 ----- |
------ 1 |
|||
5, |
Расчетное значение местных потерь, см |
|
21,69 |
140 |
Вывод: Определили опытным путем потери напора на преодоление местных сопротивлений эти значения менее точны по сравнению с данными рассчитанными по инженерным формулам.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
Определение потерь напора по длине.
Цель работы: Освоение экспериментального и расчетного способов определения потерь напора на трение по длине.
Порядок выполнения работы.
D=0.5 см; w=0.25 cm^2; A=21 cm; B=4 cm; T=24 ; S=7 cm; t=30 c; Q=ABS/t=19.6 ; V=q/w=19.6/0.25=78.4 cm/c
Абсолютную шероховатость стенок канала принять равной Δ=0,001 мм.
№ |
Наименование величины |
Обозначения, формулы |
Значения |
1. |
Показания пьезометров, см |
7;5.5;4;3.8;1.5 |
|
2. |
Длина участка с равномерным движением, см |
l |
4 |
3. |
Опытное значение потерь напора подлине, см |
2,5 |
|
4. |
Кинематический коэффициент вязкости воды, |
0,0092 |
|
5. |
Число Рейнольдса. |
4260,87 |
|
6. |
Коэффициент трения при Re<2300 2300<Re<10d/Δ Re>10d/Δ |
λ=64/Re λ=0.316/Re λ=0.11 |
0,015 0.04 0.04 |
7. |
Расчетное значение потерь напора по длине, см |
2,7 |
|
8. |
Относительное расхождение. |
0,08 |
=4/1000·9,8-1,5/1000·9,8=2,5
=17,9/(1000+34*24+0,22*24^2)=0.0092
Re=Vd/v=78.4*0.5/0.0092=4260.87
λ=64/Re=64/4260.87=0.0150
λ=0.316/Re=0.316/(4260.87)=0.039
λ=0.11(68/Re+Δ/d)=0.11(68/4260.87+0.001/0.5)=0.04
hэ=0,04
σп=(2,5·2,7)/2,5=0,08
Вывод: В ходе лабораторной работы научились определять потери напора на трение по длине экспериментальным и расчетным способом.
Потери напора по длине вызваны тормозящим действием стенок, приводящим к вязкостному трению частиц и стружек жидкости друг о друга вдоль трубопровода.
Изм.
ист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
59830. | Свято зустрічі весни. Виховний захід 3 клас | 52.5 KB | |
Синичка дівчинка Ще в нашому лісі сніги лежать та перший струмочок сьогодні продзвенів мені що весна близько. Йде весна йде весна чарівниченька. Учениця Ось весна вже зовсім близько З гір біжить шумить потік... | |||
59831. | «ВЕСНЯНА ФАНТАЗІЯ» В. МОЦАРТА | 32.5 KB | |
Мета: зясувати чи можна побачити живописний образ природи через сприйняття музичного твору Весняна фантазія В. Завдання: навчити учнів співвідносити живописні образи з музичними; узагальнити поняття про образність і виразність у музиці... | |||
59833. | Вибір цінностей | 54 KB | |
Візитна картка уроку: Не збирайте собі скарбів на землі де міль і хробацтво нівечить і де підкопують злодії і викрадають. Збирайте собі скарби на небі де ні міль ані хробацтво не нівечить і де злодії не пробивають стін і не викрадають. Бо де твій скарб там буде і твоє серце. Що таке скарб Що маємо на увазі під земними скарбами Що свідчить про те що вони не вічні Скарби на небі що це Чи піддаються вони таким небезпекам Чому Робота в групах. | |||
59835. | Мати берегиня родини | 70 KB | |
Хто ж його береже Головною берегинею родини завжди була мати її святою називали. Тарас Шевченко писав: У нашім раї на землі Нічого кращого немає Як тая мати молодая З своїм дитяточком малим | |||
59836. | Ich ab Geburt bis Abitur | 49 KB | |
Весь урок ведеться німецькою мовою, що відповідає вимогам міністерства освіти для 11 класу. Мова вчителя чітка, зрозуміла, ключові фрази повторюються для їх кращого розуміння. Темп уроку задовільний для того, щоб діти встигли прочитати, повторити і записати нові слова. | |||
59837. | Уведення та редагування тексту. Перевірка правопису | 71 KB | |
Мета уроку: Навчальна: Вдосконалити основні знання про текстовий редактор Microsoft Word та його можливості навчити вводити та редагувати текст засобами текстового процесора створювати документи за певною структурою... | |||
59838. | Філософський смисл новели Олеся Гончара: За мить щастя | 41.5 KB | |
І група Батьківщина політичний аспект ІІ група він сам психологічний аспект ІІІ група товариші морально-етичний аспект ІVгрупа жителі виноградного містечка морально-етичний аспект. | |||