Измерение вязкости капиллярным вискозиметром

Этот метод определения вязкости основан на наблюдении над расходом жидкости, проходящей через калиброванную капиллярную трубку. При ламинарном режиме течения жидкости в капилляре допустимо применять закон продольного внутреннего трения, установленный Ньютоном. Отсутствие влияния стенок на потери напора на трение, которое обусловлено прилипанием жидкости к стенкам капилляра, позволяет исследовать трение жидкости о жидкость, а не жидкости о стенку. Потери напора в этом случае прямо пропорциональны вязкости жидкости и определяются по формуле Пуазейля – Гагена:

h_тр = 32νlv_ср/gd².

Измеряя прошедшее через капиллярную трубку за время τ количество жидкости W и падение давления (p₁ – p₂) на участке длиной l, можно найти кинематическую вязкость жидкости ν по формуле

ν = [πr⁴(p₁ – p₂)/8lWρ]τ                или              ν = Мτ,

где М – постоянная прибора.

В ходе выполнения работы выполнить следующие операции.

1. Перевернуть устройство № 1 (см. рис. 1.1) в вертикальной плоскости и определить секундомером время τ истечения через капилляр объема жидкости между метками (высотой S) из ёмкости вискозиметра 4 и температуру t по термометру 1(прибора № 1).

2. Вычислить значение коэффициента кинематической вязкости ν = Мτ и сравнить его с табличным значением ν^* (см. табл. 1.1). Данные свести в таблицу 1.5.

Измерение поверхностного натяжения сталагмометром

Этот метод определения поверхностного натяжения жидкости основан на измерении количества капель жидкости, которое получается при опорожнении емкости заданного объёма W через капилляр. В момент отрыва капли жидкости от капилляра сила поверхностного натяжения составляет F = σl (где l – длина линии, ограничивающей поверхность раздела капли и капилляра) равна её весу G = W_кρg (где W_к = W/n – объём капли) или

σl = Wρg/n

откуда

σ = Kρ/n

где: K – постоянная прибора.

В ходе работы выполнить следующие операции.

1. Перевернуть устройство № 1 и подсчитать число капель, полученных в сталагмометре 5 из объёма высотой S между двумя метками. Опыт повторить три раза и вычислить среднее арифметическое значение числа капель n.

2. Найти опытное значение коэффициента поверхностного натяжения σ = Kρ/n и сравнить его с табличным значением σ^* (см. табл. 1.1). Данные свести в таблицу 1.6.

Обработка опытных данных. Выполнение расчетов

Данные опытов и расчетов свести в таблицы.

Таблица 1.2

Вид жидкости	r, см	W, см3	ΔT, ºС	ℓ, см	ΔW,см3	,ºС-1	,ºС-1
Спирт

Таблица 1.3

Таблица 1.4

Вид жидкости	ρ, кг/м3	τ ,с	l, м	d, м	D, м	ρш, кг/м3	, м2/с	, м2/с
М-10					0,02

Таблица 1.5

Вид жидкости	M, м2/с2	τ, с	10 , м2/с	t, ºС	м2/с
М-10

Таблица 1.6

Вид жидкости	K, м3/с2	ρ, кг/м3	n, шт	σ·10 , Н/м	σ*·10 ,Н/м
М-10

Выводы: ____________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. Какие физические характеристики жидких тел используются в гидравлике при решении различных задач?

2. На каких физических явлениях основаны принципы действия термометра, ареометра, вискозиметра Стокса, капиллярного вискозиметра и сталагмометра?

3. Опишите конструкции приборов и порядок выполнения экспериментальных работ.

4. Перечислите основные и производные единицы системы СИ, которые употребляются в гидравлике.

5. Приведите соотношения между наиболее употребительными единицами, применяемых в гидравлике систем измерения.

6. Какая существует связь между удельным весом и плотностью?

7. Что такое вязкость жидкости и что она характеризует?

8. В чем заключается закон вязкости Ньютона?

9. Что такое идеальная жидкость?

10. Чем реальная жидкость отличается от идеальной?

11. Что такое плотность вещества и какова ее размерность?

12. Что такое удельный вес вещества, какова его размерность?

13. Каким уравнением описывается процесс объемного сжатия капельных жидкостей?

14. Каким уравнением описывается процесс температурного расширения капельных жидкостей?

15. Каким уравнением описывается процесс объемного сжатия и температурного расширения сжимаемых жидкостей?

16. Что такое жидкость?

17. Чем отличаются капельные жидкости от газов?

18. Каков физический смысл коэффициента объемного сжатия?

19. Каков физический смысл коэффициента температурного расширения?

20. Что такое модуль упругости жидкости?

21. От каких факторов зависит коэффициент объемного сжатия? Расположите их по порядку значимости.

22. От каких факторов зависит коэффициент температурного расширения? Расположите их в порядке значимости.

23. От каких факторов зависит коэффициент динамической вязкости? Расположите их в порядке значимости.

24. Как связаны между собой коэффициенты кинематической и динамической вязкости?

25. Как изменяется коэффициент динамической вязкости капельных жидкостей с ростом температуры и почему?

26.Как изменяется коэффициент динамической вязкости газов с ростом температуры и почему?

27. Как изменяется коэффициент кинематической вязкости капельных жидкостей с ростом температуры и почему?

28. Как изменяется коэффициент кинематической вязкости газов с ростом температуры и почему?

29. Что такое неньютоновская жидкость?

30. Напишите формулу Бингама – Шведова.

31. Что такое абсолютная погрешность?

32. Что такое относительная погрешность?

33. Переведите давление величиной в 1ат в Па.

34.Переведите давление величиной в 1ат в кг\м^2.

35. Переведите давление величиной в 1ат в м вод. ст.

36. Переведите давление величиной в 1 ат в мм рт. ст.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2