9623

Визначення коефіцієнта в‘язкості по методу Стокса

Лабораторная работа

Физика

Визначення коефіцієнта вязкості по методу Стокса Мета роботи: вивчення явища вязкості (внутрішнього тертя) в рідинах та визначення коефіцієнта внутрішнього тертя рідини по методу Стокса. Основні поняття явища вязкості (внутрішнього...

Украинкский

2013-03-14

65.5 KB

25 чел.

Визначення коефіцієнта в‘язкості по методу Стокса

Мета роботи: вивчення явища в‘язкості (внутрішнього тертя) в рідинах та визначення коефіцієнта внутрішнього тертя рідини по методу Стокса.

Основні поняття явища в‘язкості (внутрішнього тертя) викладені в роботі М16.

В‘язкість газів пояснюється переносом кількості впорядкованого руху з одного шару газу в іншу. В‘язкість рідин визначається в основному силами взаємодії між собою (силами зчеплення молекул). В‘язкість газів з підвищенням температури збільшується, так як збільшується швидкість хаотичного руху молекул газу і, отже, перенос кількості руху. З підвищенням температури в‘язкість рідин, навпаки, зменшується та при критичній температурі стає рівною в‘язкості газу.

В методі Стокса при визначенні коефіцієнта внутрішнього тертя розглядається рух маленької кульки радіусу R, густина матеріалу якої т, у в‘язкому середовищі з густиною ж. На рухому кульку діють:

  •  сила тяжіння кульки ;
  •  сила Архімеда ;
  •  сила внутрішнього тертя рідини (сила Стокса) .

Формула Стокса отримана на основі формули Ньютона для внутрішнього тертя.

Коли сила опору стане рівною P-Q, рух кульки буде рівномірним. Отже, в цей момент виконується рівність

 ,

звідки . (1)

Поблизу поверхонь рідини, стінок та дна посудини характер руху кульки змінюється, тому при виконанні роботи слід враховувати лише ті кульки, які рухаються в середній частині посудини.

Формула Стокса справедлива лише для ламінарного режиму руху рідини, що захоплюється кулькою, т.т. при досить малих значеннях числа Рейнольдса (набагато менше одиниці). Число Рейнольдса в цьому випадку

.

Підставимо в формулу (1) значення швидкості рівномірного руху

  ,

де l – відстань між візирними нитками;

t – час падіння кульки на цій відстані,

та замінимо радіус кульки її діаметром d:

. (2)

Методика виконання роботи

Для вимірювання діаметра кульки застосовується мікроскоп МИР-12.

Помістити кульку на предметне скло мікроскопа, обертаючи окуляр мікроскопа, відфокусувати його вимірювальні нитки. Потім, обертаючи окуляр відфокусувати край кульки. Обертаючи барабан мікроскопа, навести вертикальну лінію на лівий край кульки та записати відлік. Аналогічно визначити відлік правого краю. Різниця відліків дорівнює діаметру кульки (по верхній шкалі мікроскопа відраховуються міліметри, по барабану – десяті та соті долі міліметра). Слід пам‘ятати, що якщо індекс верхньої планки стоїть проти міліметрового штриха, то число міліметрів слід визначити по барабану. Якщо поділки на барабані від 80 до 99, то відлік по міліметровій лінійці слід брати з недостачею. Якщо кулька не зовсім правильної форми, треба виміряти два взаємно перпендикулярних діаметра та узяти з них середнє.

  1.  При зануренні кульки в рідину до неї часто прилипають бульки повітря. Щоб не утворювалась така булька, кульку слід спочатку змочити в рідині, а потім опустити пінцетом під поверхню рідини. Коли шарик пройде візирну нитку АА` (див малюнок) верхнього кільця, пустити секундомір, а в момент походу візирної нитки ВВ` нижнього кільця зупинити його.
  2.  Повторити дослід з 10 кульками.
  3.  Виміряти на протилежних твірних посудини відстань між візирними нитками. Знайти середнє значення.
  4.  Густину кульки взяти з таблиць, а густину рідини виміряти ареометром (денсиметром) декілька разів та прийняти середнє значення або визначити його по табл.I Додатку 2 (для гліцерину).
  5.  Значення обчислити за формулою (2). Похибку визначити методом середнього. Результати вимірювань та обчислень звести в таблицю:

T 0C=

т=

ж=

L=

Номер досліду

Відмітки по шкалі мікроскопа

Діаметр шарика d

Час проходження t



Лівий край

Правий край

1

2

Середнє

Контрольні питання

В яких одиницях вимірюється коефіцієнт в‘язкості?

  1.  Як змінюється швидкість руху кульок зі збільшенням їх діаметра?
  2.  Що називається коефіцієнтом в‘язкості?
  3.  Що таке в‘язкість?
  4.  В якому випадку починаючи з деякого моменту часу кулька рухається рівномірно?
  5.  Формула для розрахунку коефіцієнта в‘язкості.
  6.  Які сили діють на кульку, що рухається в рідині?
  7.  Що називається градієнтом швидкості?

Література

Савельев И.В. Курс общей физики. т.І.—М.:Наука, 1968.—с.167-176.

  1.  Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики. т.I.—М.:Физматгиз, 1961.—с.148-157.

Додаток

Таблиця 1

t,0C

Вода (густина)

в*10-3,
кг/м
3

Вода Теплоємність

с*10-3,
Дж/кг*К

Вода Поверхневий натяг

*102,Н/м

Вода Внутрішнє тертя

*103,
Н*с/м
2

Спирт Теплота пароутворення

r*10-5,
Дж/кг

Гліцерин (густина)

r*10-3,кг/м3

0

1,0000

4,224

7,549

1,797

9,249

1,267

5

1,0000

4,209

7,457

1,518

9,256

1,266

10

0,9997

4,197

7,401

1,307

9,263

1,264

15

0,9991

4,191

7,326

1,140

9,257

1,262

20

0,9982

4,186

7,253

1,004

9,250

1,259

25

0,9971

4,183

7,178

0,895

9,241

1,257

30

0,9935

4,179

7,103

0,803

9,230

1,255

35

0,9935

4,179

7,029

0,723

9,216

1,255

Таблиця 2

Питома теплоємність с міді при різних температурах t,0C

t,0C

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

Дж

Кг*К

Таблиця 3

Температура кипіння води t при різних тисках p

1 мм рт. ст. = 133,3 Па

P, Па

0,99*105

1,00*105

1,01*105

1,02*105

1,03*105

1,04*105

1,05*105

1,06*105

T,0C

99,41

99,67

99,89

100,18

100,48

100,73

100,94

101,27


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83298. Организация контроля за деятельностью подразделений предприятия ИП «Г.Г.Соколова» 49.58 KB
  Управленческий контроль это одна из функций управления без которой не могут быть реализованы в полной мере все другие функции управления: планирование организация руководство и мотивация. Контроль призван обеспечивать правильную оценку реальной ситуации и тем самым создавать предпосылки...
83299. Технология создания программы в жанре телеинтервью (на примере программы «Познер») 55.06 KB
  Актуальность теоретического исследования технология создания программы в жанре телеинтервью заключается в том, что в настоящее время жанр интервью является самым распространенным и популярным в журналистике. Всё более возрастающий интерес к нему требует от интервьюеров создания качественного материала...
83300. Электроснабжение комбината цветной металлургии 744.25 KB
  В системе цехового распределения электроэнергии широко используют комплектные распределительные устройства, подстанции и силовые токопроводы. Это создает гибкую и надежную систему распределения, в результате чего экономиться большее количество проводов и кабелей.
83301. Исследование силы мышц и гибкости позвоночника у детей дошкольного возраста на хореографических занятиях 68.22 KB
  В процессе роста и развития разные группы мышц развиваются неравномерно у детей дошкольного возраста. Масса нижних конечностей по отношению к массе тела увеличивается интенсивнее, чем масса верхних конечностей. Характеристикой функционального созревания мышц служит мышечная выносливость.
83302. Организация сестринской помощи за пациентами с описторхозом 85.54 KB
  В приемном отделении на больного медицинская сестра заводит историю болезни и его осматривает врач. Процедурная медицинская сестра выполняет парентеральное введение лекарственных средств: внутривенное струйное и капельное подкожное внутримышечное введение.
83303. Антимонопольне регулювання як складова конкурентної політики держави 394.49 KB
  Роль конкуренції та конкурентної політики держави в сучасній економічній системі. Теоретичні засади вивчення природи конкуренції заклали класики економічної теорії. Під час дослідження даної теми були поставлені такі завдання: визначити суть значення конкуренції та конкурентної поітики...
83304. Совершенствование отчета о движении денежных средств 62.86 KB
  Целью данной курсовой работы является – на основе подбора, систематизации и обобщения данных разных источников дать понятие об отчете о движении денежных средств, его назначении и целевой направленности, а также содержании и правилах формирования.
83305. Организация работы структурного подразделения молодежного кафе 65.2 KB
  В рыночной российской экономике повысились требования к производственному и обслуживающему персоналу предприятий общественного питания, усилился контроль со стороны государственных органов, назрела необходимость рациональной организации и управления деятельностью предприятий общественного питания.
83306. Федеральное собрание Российской Федерации как представительный и законодательный орган России, его состав и полномочия 74.69 KB
  В соответствии с Конституцией РФ, принятой 12 декабря 1993 года, Федеральное Собрание является парламентом РФ. Согласно Советскому энциклопедическому словарю за 1985 год понятие «парламент» происходит от французского слова parler – «говорить».