Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
«Определение коэффициент вязкости жидкости»
Лабораторная работа М-21
Цель работы: ознакомление с явлением вязкости и методами определения динамической вязкости жидкости.
Теоретическая часть
Всем реальным жидкостям и газам присуща вязкость, которая проявляется в том. что движение, возникшее в жидкости или газе, замедляется с окончанием действия причин, вызвавших это движение, и постепенно прекращается. Вязкость обуславливает появление сил сопротивления при движении жидкости. С точки зрения молекулярной теории вязкость объясняется как движением молекул, так и наличием молекулярных сил. В жидкостях, где расстояние между отдельными частицами много меньше, чем в газах, первостепенную роль играет молекулярное взаимодействие.
Еще Ньютон установил, что при слоистом движении жидкости между пластинами и при линейном распределении скорости слоев сила трения, действующая на пластину
где - коэффициент динамической вязкости жидкости.
Динамическая вязкость жидкости зависит от температуры. С увеличением температуры вязкость жидкостей уменьшается.
Динамическую вязкость жидкости можно определять различными методами, например, наблюдая за движением (падением) шарика в вязкой среде (метод Стокса)
В данном случае на шарик действуют сила тяжести P, сила Архимеда F1 и сила внутреннего трения F2. , откуда , но Р= mg = 4 πr3рg/3 (где m - масса шарика, r - его радиус, р - плотность вещества шарика, g - ускорение сво бодного падения.)
Выталкивающая сила F1 равна по закону Архимеда весу жидкости в объеме шари ка, т.е. F1=m1g =4 πr3р1g/3 ( где m1 - масса жидкости в объеме шарика, p1 - плотность жидкости.)
Стокc показал, что сила вязкости, возникающая при движении шарика в жидкости, определяется формулой: F2=6 πrην (где v - скорость движения шарика.)
Эта формула справедлива при невысоких скоростях, малых разме рах шариков и больших размерах сосудов, содержащих жидкость. Подставляя значения сил Р, F1 и F2 в равенство ,получим: 6 πrην= 4/3 (р-р1)g, откуда .
Поскольку v=S\, где S- путь пройденный шариком, а -время движения шарика,
то .
Экспериментальная часть
Для определения вязкости методом Стокса испытуемой жидкостью
наполняют цилиндрический сосуд. На сосуде есть 2 отметки: первая –
глубина на которой можно считать, что шарик начал двигаться равномерно,
вторая – соответствует окончанию пути, пройденного шариком.
Ход работы
1. Были измерены диаметры шариков. Радиусы шариков и плотность
внесены в таблицу
2. Шарики опускали в сосуд с глицерином, так чтобы он двигался вблизи
осевой линии сосуда.
отметки.
Данные также в таблице
|
i |
ρi |
ri |
ti |
ηi |
ηi - <η> |
(ηi - <η>)2 |
K |
ηиспр |
|
1 |
11.3 |
1.2 |
5.24 |
5.00 |
-1.16 |
1.35 |
0.858685 |
4.292179 |
|
2 |
11.3 |
1.15 |
7.49 |
6.56 |
0.40 |
0.16 |
0.863771 |
5.667953 |
|
3 |
11.3 |
1.7 |
3.52 |
6.74 |
0.58 |
0.33 |
0.810936 |
5.464838 |
|
4 |
11.3 |
1.175 |
6.94 |
6.35 |
0.19 |
0.03 |
0.86122 |
5.466379 |
ηср = 5,22
При температуре 21 коэффициент вязкости глицерина составляет 5,22 + 1,54
Контрольные вопросы
1. Почему нельзя начать отсчет времени движения шарика с момента его попадания в жидкость? Двигается неравномерно
2. Почему результаты измерений вязкости, проведенных для одной и той же жидкости в различные дни, могут различаться между собой? давление, испарение, погрешности.
3. Какая поправка учитывает систематическую погрешность измерения вязкости в данном эксперименте? Для случая движения шарика вдоль осевой линии цилиндрического сосуда теоретически была рассчитана поправка - коэффициент К, на который нужно умножить полученное значение <Л>, чтобы исключить из результата измерений вязкости систематическую погрешность, возникшую из-за влияния стенок со суда при движении шарика.
4. Какие погрешности (случайные или инструментальные) преобладают в данном экспе рименте? случайные
5. В каких единицах измеряется динамическая вязкость в системе СИ?
Па\с