Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Приборы и принадлежности



Вискозиметр, исследуемые жидкости, секундомер.

Описание вискозиметра.

Капиллярный вискозиметр (рис. 4) представляет собой U- образную трубку, укрепленную вертикально. Участок трубы 2-3 выполнен в виде узкого канала; правое колено содержит шарообразное расшире­ние 4; левое колено содержит двойное расширение 5, переходя­щее в верхней части в трубку 6. Метки 7-8 около верхнего расширения ограничивают определенный объем жидкости. Жидкость наливается в колено до заполнения почти всего шарообразного расширения 4. На трубку надета груша 10, при помощи которой жидкость засасывается в резервуар 5 выше метки 7.

Порядок выполнения работы

Вискозиметр промывают испытуемой жидкостью. Укрепляют его в штативе и наливают испытуемую жидкость в колено 9 до метки 8.

Осторожно с помощью резиновой груши всасывают жидкость выше метки 7 в резервуар 5.

Определяют время истечения жидкости (в момент, когда мениск проходит через метку 7, включают секундомер, а при прохождении мениска через метку 8 секундомер выключают). Время истечения жидкости измеряется 5 раз. Аналогичные опыты проделывают с водой. Время истечения воды . Значения берутся из справочников. Результаты расчетов по формуле (15) и экспериментальные измерения заносят в таблицу 1

Таблица 1

 

Определение коэффициента внутреннего трения глицерина по методу Стокса.

Обоснование метода

На твердый шарик, падающий в жидкости, действуют три силы: сила тяжести, сила Архимеда и сила трения шарика о жидкость. Эти силы равны соответственно .

Обозначим скорость шарика относительно жидкости через . Молекулы жидкости в слое, прилегающем к шарику, движутся со скоростью . Распределение жидкостей в соседних слоях, увлекаемых силами внутреннего трения, должно иметь вид, изображенный на рис. 5. В непосредственной близости от поверхности шара эта скорость равна , а по мере удаления уменьшается и практически становится равной нулю на некотором расстоянии L от поверхности шарика. Очевидно, что чем больше радиус шара, тем большая масса жидкости вовлекается в движение, и L должно быть пропорционально :

L=k×r. (16)

Величина коэффициента пропорциональности несколь­ко различна для пе­редней и задней частей тела, поэтому под градиентом скорости следует понимать среднее значение градиента скорости на поверхности шара

. (17)

Полная сила трения, испытываемая движущимся шариком

(18)

где .

Согласно Стоксу, величина для шара равна . Следовательно,

(19)

т. е. сила трения прямо пропорциональна вязкости жидкости, радиусу шара и скорости его движения. Выражение (19) носит название закона Стокса:

(20)

В случае падения шарика в жидкости, все три силы будут направлены по вертикали. Если шарик движется равномерно, то такое движение шарика называется установившимся. Физически это означает, что сила трения и сила Архимеда уравновешиваются силой тяжести, т. е. движение происходит по инерции с постоянной скоростью. Тогда уравнение (18) можно переписать:

. (21)

Последнее выражение позволяет определить коэффициент внутреннего трения в жидкости, в которой движется шарик. Так как жидкость всегда находится в каком-то сосуде, имеющем стенки, то учет наличия стенок несколько изменит выражение для коэффициента вязкости. Для жидкости, находящейся в цилиндре с радиусом , коэффициент вязкости равен:

(22)

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.