VII. Черновые записи и вычисления
Дата Фамилия Группа
Лабораторная работа №7
I.Название работы:
Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей
Цель работы:
Определение коэффициентов внутреннего трения моторного масла и глицерина методом Стокса.
II.Краткое теоретическое обоснование:
При движении вязкой жидкости между ее слоями, движущимися с различной скоростью, возникают силы трения. Эти силы направлены по касательной к поверхности слоев и получили название сил внутреннего трения. Сила внутреннего трения fтем больше, чем больше площадь S соприкасающихся поверхностей и чем больше градиент скорости dv/dx (изменение скорости на единицу длины в направлениинормальном к потоку, при переходе от слоя к слою):
|f|~S(dv/dx)
Для того, чтобы поставить знак равенства между правой и левой частью выражения, нужно ввести коэффициент пропорциональности:
|f|=S(dv/dx)
отсюда
=|f|/ S(dv/dx) (3)
Величина получила название коэффициента внутреннего трения жидкости или вязкости.
Используя выражение (3), можем определить коэффициент внутреннего трения как силу внутреннего трения, приходящуюся на единицу площади при единичном градиенте скорости.
Можно дать и иное определение коэффициента внутреннего трения. Каждая молекула жидкости участвует в упорядоченном движении слоя и в тепловом (хаотическом) движении. Переходя из слоя в слой, она переносит с собой то количество направленного движения (импульс) которое она имела в слое. Кроме того, происходит передача направленного количества движения путем ряда последовательных соударений молекул друг с другом. Таким образом, при стационарном (установившемся) движении должен существовать общий поток количества движения (поток импульса), направленный из слоя с большей скоростью в слой с меньшей скоростью.
Из опыта установлено, что количество движения dK, переносимое через поверхность Sраздела слоев, движущихся с различной скорость, пропорционально площади S ,градиенту скорости и времени d , т.е.
dK=(dv/dx)Sd (4)
Из (4) коэффициент внутреннего трения можно определить как физическую величину, численно равную количеству движения, которое переносится в единицу времени через единичную площадку при градиенте скорости, равном единице. В самом деле, если в выражении (4) S=1; d=1; (dv/dx)=1, то dK=.
Коэффициент внутреннего трения является одной из физических характеристик жидкости, эта величина показывает, как сильно данная жидкость отличается от идеальной.
Определим размерность величины :
[]=[f]/[S(dv/dx)]=((ML)/T2)/(L2(L/(TL)))=M/(LT)
III.Рабочие формулы и единицы измерения.
=2/9r2gt((1- 2)/l) [г/см·с]
IV.Схема установки.
V.Измерительные приборы и принадлежности.
1. Установка с двумя цилиндрическими трубками, наполненными разными жидкостями
2. Три шарика
3. Секундомер
4. Измерительная линейка
VI.Результаты измерения.
| Порядок измерения | t, 0C | l, см | t, c | Радиус шарика | , г/см3 | 1, г/см3 | ср , | |
| г/см•с | ||||||||
| глицерин | 6,02 | 0,2 | 11,3 | 1,26 | 0,1316=0,1341± 0,0002 | |||
| 6,15 | 0,2 | 11,3 | 1,26 | 0,1345=0,1341± 0,0002 | ||||
| 6,23 | 0,2 | 11,3 | 1,26 | 0,1362=0,1341± 0,0002 | ||||
| Моторное масло | 1,67 | 0,2 | 11,3 | 0,83 | 0,0380=0,0387± 0,0011 | |||
| 1,69 | 0,2 | 11,3 | 0,83 | 0,0385=0,0387± 0,0011 | ||||
| 1,73 | 0,2 | 11,3 | 0,83 | 0,0394=0,0387± 0,0011 |
VII. Черновые записи и вычисления.
1=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-1,26)/40)·6,02=0,1316 ср= (1+ 2+ 3)/3=0,1341 [г/см·с]
2=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-1,26)/40)·6,15=0,1345 ср=0,0002
3=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-1,26)/40)·6,23=0,1362
1=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-0,83)/40)·1,67=0,0380 ср= (1+ 2+ 3)/3=0,0387 [г/см·с]
2=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-0,83)/40)·1,69=0,0385 ср=0,0011
3=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-0,83)/40)·1,73=0,0394
VIII. Основные выводы.
Мы определили коэффициенты внутреннего трения моторного масла и глицерина с помощью метода Стокса.