Визначення в’язкості рідини за допомогою віскозиметра.

Мета: Ознайомитися з будовою основних типів віскозометрів та способами визначення в’язкості рідин. Навчитися визначати в’язкість рідин за допомогою віскозиметра.

Обладнання

Віскозиметр, секундомір, вода, дослідна рідина,ш татив з муфтою і лапкою.

Теоретичні відомості

В’язкість - це властивість реальних рідин здійснювати опір відносному руху (зсуву) шарів частинок рідини. Тому ця властивість не характерна для рідини, що знаходиться у стані спокою. Вперше передбачив наявність сил внутрішнього тертя І.Ньютон у 1686 р., а достовірність цієї гіпотези обгрунтував і підтвердив професор М.П. Петров у 1883 р. Згідно гіпотези І.Ньютона величина сил внутрішнього тертя між шарами не залежить від тиску, а залежить лише від природи рідини, площі співдотичних шарів і їх відносної швидкості переміщення. У відповідності до цього сили внутрішнього тертя в рідині, яка рухається прямолінійно, визначаються за формулою:

ŋ (1)

де - ŋ - коефіцієнт внутрішнього тертя, або динамічний коефіцієнт в’язкості, який залежить від властивостей досліджуваної рідини,

S - площа поверхні дотику шарів,

- градієнт швидкості або швидкості зсуву, яка показує зміну швидкості шарів рідини в напряму, що перпендикулярний до напряму самої швидкості.

Таким чином, закони внутрішнього тертя в рідині відрізняються від закону тертя твердих тіл і сила внутрішнього тертя, яка виникає між двома шарами в рухомій рідині, не залежить від тиску в рідини, а пропорційна поверхні співдотику тертьових шарів, відносній швидкості їх переміщення і залежить від роду рідини.

На відміну від звичайних ньютонівських, такі рідини називають неньютонівськими або аномальними(смола, нафта та інші). В загальному курсі гідравліки, як правило, вивчають лише ньютонівські рідини, неньютонівськими рідинами займається реологія - спеціальна наука, яка виділилася як самостійний розділ механіки.

Динамічна в’язкість m характеризує собою силу внутрішнього тертя, що виникає на квадратному метрі поверхні двох шарів рідин, які переміщуються один по відношенню до іншого при градієнті =1 (dy - товщина шару).

Одиниця вимірювання ŋ- Па. с (Паскаль на секунду, її називають пуазейлем).

Величину обернуту до динамічної в’язкості e=m-1 називають текучістю. В таблиці наведені значення динамічна в’язкості для деяких рідин.

Речовина при 200С Динамічна в'язкість Па∙с
вода
молоко
гліцерин
Рицинова олія
Розчин цукру 20%

Динамічна в’язкість для капельних рідин із зростанням їх температури зменшується. Ці залежності дуже важливі для змащуючих мастил. Наприклад, значне пониження в’язкості автомобільних мастил при підвищенні температури може зробити їх досить текучими. Внаслідок цього погіршуються їх робочі характеристики, що викличе передчасний знос двигуна. В зв’язку з цим використовують спеціальні добавки, стабілізують в’язкість мастил при зміні температури.

Для визначення в’язкості рідини користуються спеціальним приладом, який визначається віскозиметром.

 

 

Хід роботи

1. Заповніть віскозиметр водою.

2Відкрийте віскозиметр, одночасно із ввімкненням секундоміра.

3В момент витікання води із віскозиметра,зафіксуйте час витікання води t1.

4Дослід повторити два рази.

5 Заповніть віскозиметр молоком.

6Тричі зафіксуйте час витікання молока.

7Користуючись формулою ŋ2= ,знайти в'язкість молока.

8. Обчисліть середнє значення в'язкості:

 

9. Обчисліть абсолютну похибку кожного обчислення:

10. Обчисліть середнє значення абсолютної похибки:

11 Обчисліть відносну похибку вимірювання:

2. Всі результати досліджень звести в таблицю.

№ t1(c)вода t1(c)молоко ŋ1(Па∙с) ŋ2(Па∙с) ŋсер Δŋ Δŋсер ε(%)
                 
                 
                 

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Висновки______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Підпис студента:________________________

Підпис викладача:________________________

Контрольні запитання

1. Що розуміють під в’язкістю рідини і від яких факторів вона залежить?

2. В чому полягає гіпотеза Ньютона? Які рідини називають аномальними?

3. Одиниці вимірювання кінематичної та динамічної в’язкості, їх фізичний зміст.

4. Що таке турбулентна в’язкість і від яких факторів вона залежить?

5. Якими приладами визначають в’язкість рідини і яких різновидностей вони бувають?

6. Як можна здійснювати визначення в’язкості лаків, фарб в умовах шкільних майстерень? Чи вплине їх в’язкість при фарбуванні на якість покриття деревини, металу?

7. Які рідини називають ідеальними? Явище надтекучості.

Техніка безпеки

1. Після роботи віскозиметри обов’язково промити і просушити у відповідності до інструкції. При цьому обережно поводитися із бензином, ефіром та хромовою сумішшю.

2. Злив рідини після досліду здійснювати тільки у спеціально призначену для цього посудину.

3. Пам’ятати, що корпуси віскозиметрів виготовлені із тонкого скла.