Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1_Vyazkost_zhidkosti

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
22.02.2015
Размер:
310.52 Кб
Скачать

разность давлений на концах трубки.

Измерение входящих в формулу Пуазейля величин R, l, ∆p провести трудно,

поэтому прибегают к определению вязкости исследуемой жидкости η методом срав-

нения ее движения в данном вискозиметре с движением эталонной жидкости, вяз-

кость которой известна, например дистиллированной воды.

1 и 2 – два утолщения в виде шариков;

а – резиновая трубка;

б – резиновая груша;

в – сосуд, с жидкостью; m и n – метки

Рис. 2. Капиллярный вискозиметр

Жидкости в капилляре движутся под действием гидростатического давления: ∆p = g h,

Для равных объемов жидкостей, протекающих через капилляр, можно запи-

сать:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π R4

Δp

τ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

1

1

 

– для дистиллированной воды;

 

1 l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

π R4

Δp2

τ2

– для исследуемой жидкости.

 

 

 

2 l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π R4 Δp τ

 

 

π R

4 Δp

 

τ

 

 

Δp τ

1

 

Δp

2

τ

2

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

2

 

2

или

1

 

 

 

 

1 l

 

 

 

2 l

 

 

η1

 

 

η2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставив ∆p = g h, имеем

11

 

ρ1gh τ1

 

ρ2gh τ2

 

 

или

ρ1 τ1

 

ρ2 τ2

 

 

 

 

 

 

η1

 

 

η2

 

 

η1

η2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

η

2

η

 

ρ2

τ2

,

 

 

 

 

 

ρ

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

τ

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

где η2 – вязкость исследуемой жидкости; η1 – вязкость дистиллированной воды; 2

плотность исследуемой жидкости; 1 – плотность дистиллированной воды; τ2 – вре-

мя истечения исследуемой жидкости; τ1 – время истечения дистиллированной воды.

Выполнение работы

1. Набрать в вискозиметр дистиллированную воду. Для этого вставить резиновую грушу через резиновую трубочку в верхнее отверстие вискозиметра. Нижнее от-

верстие вискозиметра погрузить во флакон с дистиллированной водой. Нажимая на грушу, а затем медленно отпуская ее, набрать дистиллированную воду в виско-

зиметр до середины утолщения 1 (рис. 2).

2.Отставить флакон с дистиллированной водой на подставку штатива и определить время 1. истечения дистиллированной воды от метки "m" до метки "n" (от начала и до конца утолщения 2) с помощью секундной стрелки своих часов. Измерения

провести 3 раза. Данные занести в таблицу 1 и вычислить 1 (среднее арифмети-

ческое).

3. Проделать тот же опыт 3 раза со спиртом, определить время τ2. Записать данные в таблицу и вычислить 2 (среднее арифметическое).

4. Определить вязкость спирта 2 (среднее арифметическое) по формуле:

 

 

 

 

 

 

ρ2

τ2

η

2

η

 

 

 

 

 

 

1

 

ρ

τ

 

 

 

 

 

1

1

5.Значения 1, η1 при температуре опыта t°C взять из таблицы 2 раздела "Приложе-

ние". Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.

12

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

τ1, с

τ2, с

t, ºС

1, кг/м3

2, кг/м3

η1, 10–3Па с

η2, 10–3 Па с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ср

τ1

τ2

 

 

 

 

η2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Рассчитать абсолютную и относительную погрешность измерения вязкости спир-

та по формулам:

Δη

2

 

 

τ

 

τ

2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

100% – относительная погрешность;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

η

2

 

τ

τ

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ

 

τ

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Δη2

 

1

 

 

 

 

η2

– абсолютная погрешность,

 

 

 

 

 

τ

τ

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

| τ1 τ'1| | τ1 τ''1| | τ1 τ'''1|

;

 

 

 

| τ2 τ'2 | | τ2 τ''2 | | τ2 τ'''2 |

 

τ

τ

2

 

 

1

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1', 1'', 1''' – три измерения времени истечения дистиллированной воды;

2', 2'', 2''' – три измерения времени истечения спирта.

Искомую вязкость, с учетом погрешности, необходимо представить в виде:

η2 η Δη2

7.Подготовить письменный отчет по работе, который должен содержать формулы и результаты измерений, занесенные в таблицы, проведенный анализ исследуемого процесса.

Задание 3.

Контроль конечного уровня знаний: устно-речевой отчет по выполненной лабора-

торной работе.

Задание 4.

Задание на следующее занятие: раздел и тема занятия.

13

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

 

 

 

Таблица 1.

Таблица основных параметров движения крови в сосудах человека

 

 

 

 

 

 

Сосуд

Диаметр,

Общее

ср. тече-

ср. сдвига, с–1

Среднее число

см

число

ния, см/с

(градент скорости)

Рейнольдса, Re

 

Аорта

1,6-3,2

1

60-30

100

1200-5800

 

 

 

 

 

 

Большие

0,6-0,1

~103

20

400

1000-100

артерии

 

 

 

 

 

Малые

0.1-0.02

~108

10-0.2

>100

10-0.01

артерии

 

 

 

 

 

Артериолы,

0.0005-

>109

0.05-0.07

400

0.001-0.003

капилляры

-0.001

 

 

 

 

Венулы,

0.02-0.2

~109

0.1-1

~100

0.01-1

малые вены

 

 

 

 

 

Большие

0.5-1

~103

10-20

100

100-600

вены

 

 

 

 

 

Полые

2

2

10-20

50

600-1000

вены

 

 

 

 

 

Таблица 2.

Величины коэффициента вязкости воды при разных температурах

 

Коэффициент

 

 

Коэффициент

t, C

вязкости

 

t, C

вязкости

 

( ), Па с

 

 

( ), Па с

10

1,31 10-3

 

21

0,98 10-3

11

1,27 10-3

 

22

0,96 10-3

12

1,24 10-3

 

23

0,94 10-3

13

1,21 10-3

 

24

0,92 10-3

14

1,27 10-3

 

25

0,90 10-3

15

1,14 10-3

 

26

0,88 10-3

16

1,11 10-3

 

27

0,86 10-3

17

1,08 10-3

 

28

0,84 10-3

18

1,06 10-3

 

29

0,82 10-3

19

1,03 10-3

 

30

0,80 10-3

20

1,00 10-3

 

 

 

 

14

 

 

Таблица 3.

Плотность воды и спирта при разных температурах

 

Плотность

 

Плотность

t, C

3

спирта ( ),

 

воды ( ), кг/м

 

кг/м3

10

999,7

 

798

11

999,6

 

 

12

999,5

 

 

13

999,4

 

 

14

999,3

 

 

15

999,1

 

794

16

999,0

 

793

17

998,8

 

792

18

998,6

 

791

19

998,4

 

790

20

998,2

 

789

 

Плотность

 

Плотность

t, C

3

спирта ( ),

 

воды ( ), кг/м

 

кг/м3

21

998,0

 

788

22

997,8

 

787

23

997,6

 

786

24

997,3

 

786

25

997,1

 

785

26

996,8

 

 

27

996,5

 

 

28

996,3

 

 

29

996,0

 

 

30

 

 

781

 

 

 

 

15

СЛОВАРЬ КЛЮЧЕВЫХ ТЕРМИНОВ

1.ВИСКОЗИМЕТР – прибор для определения вязкости.

2.ВИСКОЗИМЕТР ГЕССА – прибор для определения вязкости крови.

3.ВИСКОЗИМЕТРИЯ – раздел измерительной физики посвященный изучению и разработке методов измерения вязкостей.

4.ВЯЗКОСТЬ (внутреннее трение) – свойство жидкостей и газов оказывать сопро-

тивление перемещению одной их части относительно другой.

5. ГРАДИЕНТ СКОРОСТИ – изменение скорости, отнесенное к длине в направле-

нии перпендикулярном скорости, иначе – скорость сдвига.

6.ЛАМИНАРНОЕ ТЕЧЕНИЕ (или слоистое) – стационарное течение жидкости, при котором жидкость перемещается как бы слоями, параллельными направлению те-

чения.

7.НЕНЬЮТООВСКАЯ ЖИДКОСТЬ – жидкость не подчиняющаяся при своем те-

чении закону Ньютона.

8.НЬЮТООВСКАЯ ЖИДКОСТЬ – жидкость подчиняющаяся при своем течении закону Ньютона.

9.ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЯЗКОСТЬ – отношение вязкости данной жидкости к вязко-

сти воды при той же температуре.

10.ПУАЗ – внесистемная единица измерения вязкости (в честь ученого Пуазейля).

11.СКОРОСТЬ СДВИГА – то же самое, что и градиент скорости.

12.ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ (или вихревое) – движения жидкости, при котором частицы совершают движение по сложным траекториям, что приводит к созданию завихрений.

13.ЧИСЛО РЕЙНОЛЬДСА – один из критериев подобия для течения вязких жидко-

стей.

16

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]