Порядок виконання лабораторної роботи. Завдання 1. Ознайомитися з будовою капілярного віскозиметра.

Завдання 1. Ознайомитися з будовою капілярного віскозиметра.

Основу віскозиметра становить капіляр 3 з резервуаром 2 (рис. 2.36). Мітки М₁ та М₂ на резервуарі служать для фіксування об'єму рідини, що протікає через капіляр. Груша 4 служить для засмоктування рідини в резервуар 1.

Завдання 2. Визначити відносний η_від та абсолютний η_абс коефіцієнти в'язкості досліджуваної рідини.

1. Визначити час t_x протікання через капіляр фіксованого об'єму досліджуваної рідини. Для визначення t_x необхідно за допомогою груші засмоктати гліцерин в резервуар 1 на декілька міліметрів вище мітки М₁. Потім, дозволяючи рідині вільно витікати із резервуара 2 через капіляр З, виміряти за допомогою секундоміра час t_x проходження меніску між мітками М₁ та М₂. Виміри занести в таблицю 1.

Таблиця 1. Результати вимірів часу витікання рідин

2. Аналогічним способом визначимо час t_em для дистильованої води. Результати занести в таблицю 1.

3. Розрахувати відносну в'язкість досліджуваної рідини за формулою (2.70). При розрахунках використовувати середні значення t_x та t_em. Значення густини досліджуваної рідини р_х взяти рівним р_х = (1120 ± 0.5) кг/м³, а густину дистильованої води р_еm = (1000±1)кг/м³.

Таблиця 2. Залежність коефіцієнта в'язкості дистильованої води [Пас] від температури

4. Розрахувати абсолютне значення коефіцієнта в'язкості досліджуваної рідини η_абс за формулою (2.71), визначивши за таблицею 2 коефіцієнт в'язкості дистильованої води rjem при температурі досліду.

5. Знайти відносну ε та абсолютну ∆η похибки у визначенні відносного та абсолютного коефіцієнтів в'язкості досліджуваної рідини:

- відносна похибка ε = ±(∆η_x/η_x) = ±(∆t_x/t_x + ∆t_em/t_em + ∆р_х/р_х + ∆р_еm/р_еm),

- абсолютні похибки для абсолютного та відносного коефіцієнтів в'язкості

∆η_абс = εη_абc, ∆η_від = ε±η_вiд

Кінцевий результат подати у вигляді:

ηх = (η_абc± ∆η_абс) [Па^.с], η_{х від} = η_від ± ∆η_від.

Завдання 3. Визначення коефіцієнта в'язкості рідини за допомогою віскозиметра ВК-4.

Віскозиметр ВК-4 являє собою капілярний віскозиметр для визначення коефіцієнта в'язкості крові. Із формули Гагена-Пуазейля, яка описує плин в'язкої рідини по циліндричній трубі, виходить, що за однакових умов плину за один і той же час об'єм речовини V, який протікає через цю трубу, обернено пропорційний в'язкості рідини: V~ l/η.

Величину об'єму V можна оцінити по довжині заповнення капіляру L за час плину: V = πr²L. Отже, відношення в'язкостей рідин, об'єми яких протікають за певний час, буде дорівнювати відношенню об'ємів або довжин η/η_em = V_em/V = L_em/L.

Таким чином, вимірявши L та L_em, можна визначити відносну в'язкість досліджуваної рідини η_від = η/η_em = L_em /L. (2.72)

Знаючи в'язкість еталонної рідини (води) при температурі досліду, можна легко одержати абсолютне значення в'язкості досліджуваної рідини.

Ознайомитися з будовою віскозиметра ВК-4 (рис. 2.37).Віскозиметр ВК-4 складається з двох градуйованих капілярних бюреток 1 і 2, закріплених на загальній підставці. Після того як в бюретку 1 набрано води, яка служить еталонною рідиною, кран 3 на бюретці 1 закривають, що дозволяє набрати досліджувану рідину (кров) в бюретку 2, не змінюючи рівень води в бюретці 1. Обидві бюретки з'єднані трійником 4, від якого відходить гумова трубка 5 з наконечником 6.

Виконати такі процедури для визначення коефіцієнта відносної та абсолютної в'язкості:

а) промити капіляри спиртом і просушити за допомогою груші;

б) відкрити кран 3 і, витягуючи повітря через наконечник 6 за допомогою шприца, набрати дистильовану воду в бюретку 1 до позначки "0";

в) при закритому крані 3 таким же чином набрати досліджувану рідину в бюретку 2 до позначки "0";

г) відкривши кран 3, втягувати повітря через наконечник 6 до того часу, поки рівень досліджуваної речовини в бюретці 2 не дійде до позначки "7" (L = 1), вода при цьому досягає в бюретці 1 другої позначки (L_em). Як видно із формули (2.72), відносний коефіцієнт в'язкості досліджуваної рідини за цих умов чисельно дорівнює шляху, пройденому водою, тобто L_em.

Оформити протокол лабораторної роботи.

Він повинен містити:

а) стислу теоретичну частину, яка пояснює фізичну сутність капілярної віскозиметрії;

б) таблиці експериментальних вимірів;

в) результати обробки даних і розрахунок похибок вимірів.

Завдання для самостійної роботи та самоконтролю

1. Чим обумовлена в'язкість рідини та від яких параметрів вона залежить?

2. Що таке ідеальна, ньютонівська та неньютонівська рідини?

3. Що таке градієнт швидкості? В яких одиницях він вимірюється?

4. Дайте визначення коефіцієнта в'язкості та вкажіть одиниці його виміру.

5. У чому полягає різниця між стаціонарним і нестаціонарним плином рідин, ламінарним та турбулентним плином?

6. Що таке число Рейнольдса та який його фізичний зміст?

7. У чому полягає фізичний зміст рівняння неперервності струменя, рівняння Бернуллі?

8. Від яких параметрів залежить в'язкість крові?

9. Як пов'язані між собою об'ємна та лінійна швидкості плину рідин?

10. Визначити об'ємну та лінійну швидкості плину рідин, якщо діаметр судини 3 см, відносна в'язкість рідини дорівнює 2, густина 1000 кг/м³ , число Рейнольдса дорівнює 3000.

11. Визначити силу, що діє на 100 м² поверхні дна, якщо швидкість плину води в потоці лінійно збільшується від нуля на дні до 10 м/с на поверхні, глибина потоку 2 м .

Лабораторна робота №6

«Вивчення методів вимірювання кров'яного тиску

Поиск по сайту: