LABORATORNIJ_PRAKTIKUM_Z_FIZIKI

Лабораторна робота №24

густина досліджуваної рідини ρ р = 1,26 ∙103 кг/м3, густина матеріалу кульки ρ T = 11,3 ∙103 кг/м3, відстань між позначками на трубці L = 650 мм, внутрішній діаметр трубки D = 25 мм.

GПри розрахунках η і FT перевести результати вимірювань всіх величин в одиниці СІ.

Таблиця результатів вимірювань і розрахунків

Контрольні запитання

1.Що називається коефіцієнтом в’язкості?

2.Пояснити молекулярно-кінетичний механізм в’язкості в рідинах.

3.Що називається ґрадієнтом швидкості?

4.В яких одиницях вимірюється коефіцієнт в’язкості?

5.У чому полягає метод Стокса?

6.Вивести формулу для визначення коефіцієнта в’язкості методом Стокса.

161

Лабораторна робота № 25

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА В’ЯЗКОСТІ РІДИНИ

ЗА ДОПОМОГОЮ ВІСКОЗИМЕТРА

163

Інструкції до лабораторних робіт

Мета роботи

Визначити коефіцієнт в’язкості рідини.

Прилади і матеріали

Капілярний віскозиметр, шприц, секундомір, мікрокомпресор, дистильована вода, досліджувана рідина.

Опис вимірювального пристрою

Рис. 1

У даній роботі коефіцієнт в’язкості вимірюється за допомогою віскозиметра. Це U-подібна трубка з широким лівим коліном (1), праве коліно якої має вимірний резервуар (2) з капіляром (3). На резервуар нанесені дві позначки A і B, які обмежують певний об’єм рідини. Час витікання рідини вимірюють секундоміром. Рівень рідини у резервуарі можна змінити мікрокомпресором (4). Систему від’єднують від атмосфери краном (5), а кран (6) використовується для зливу рідини в посудину (7).

Виведення розрахункової формули

У даній роботі використано порівняльний метод визначення коефіцієнта в’язкості рідини. Метод полягає в тому, що через один і той самий капіляр спочатку протікає рідина з відомими коефіцієнтом в’язкості і густиною, а потім – рідина з невідомим коефіцієнтом в’язкості і відомою густиною. Різниця тисків на кінцях капіляра p створюється стовпчиком самої рідини заввишки h. Тому для першої рідини:

164

Лабораторна робота №25

де t1 , t2 − час витікання першої і другої рідини відповідно. Поділимо (4) на (3) і визначимо в’язкість досліджуваної

При підготовці до виконання роботи використати: Теоретична частина. Розділ 6.1.

Послідовність виконання роботи

1.У початковому положенні обидва крани закриті (ручки

кранів у горизонтальному положенні).

2.Відкрити верхній кран (ручка верхнього крану у вер-

тикальному положенні).

3.Набрати у шприц 20 мл рідини.

4.Підставити під патрубок для витікання рідини колбу з досліджуваною рідиною.

5.Ввести голку шприца у верхній лівий отвір (кінець голки по-

винен бути нижче рівня патрубка для нагнітання повітря).

6.Витиснути рідину зі шприца і закрити верхній кран.

7.Увімкнути мікрокомпресор і нагнітати повітря до того часу, поки рідина не ввійде у верхній розширений об’єм правого коліна віскозиметра.

8.Вимкнути мікрокомпресор.

9.Відкрити нижній кран (ручка нижнього крана у вертикаль-

ному положенні).

10.Увімкнути секундомір в момент проходження рівнем рідини позначки А та вимкнути секундомір у момент проходження позначки В. Результати вимірювань записати в таблицю.

165

Інструкції до лабораторних робіт

11.Злити рештки рідини в колбу.

12.Привести установку у початкове положення.

13.З кожною досліджуваною рідиною повторити виміри три рази.

14.За формулою (5) і обчислити коефіцієнт в’язкості досліджуваної рідини.

15.Обчислити абсолютну і відносну похибки вимірювань.

в’язкість води η1 = 1,0019∙10-3 Па×с, густина досліджуваної рідини ρ2 = 790 кг/м3,

густина води ρ1= 1000 кг/м3.

Таблиця результатів вимірювань

Контрольні запитання

1.Що називається коефіцієнтом в’язкості?

2.Пояснити молекулярно–кінетичний механізм в’язкості в рідинах.

3.Що називається ґрадієнтом швидкості?

4.В яких одиницях вимірюється коефіцієнт в’язкості?

5.Від чого залежить величина в’язкості рідини?

6.Пояснити використаний в даній роботі метод вимірювання коефіцієнта в’язкості.

Рекомендована література

1.Курс фізики / За ред. І.Є. Лопатинського. – Львів: Вид-во “Бескид Біт”, 2002.

2.Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высш. шк., 1990.

3.Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 1. – М.: Наука, 1982.

166

Лабораторна робота № 26

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА В’ЯЗКОСТІ РІДИНИ

КАПІЛЯРНИМ МЕТОДОМ

167

Інструкції до лабораторних робіт

Мета роботи

Визначити коефіцієнт в’язкості рідини методом витікання з капіляра.

Прилади і матеріали

Прилад Арреніуса, секундомір, мензурка, досліджувана рідина, міліметрова лінійка.

Опис вимірювального пристрою

Рис. 1

Прилад Арреніуса складається з довгого капіляра (1) радіусом r, що має розширення у вигляді циліндричного резервуару (2). Розширення обмежене позначками а і b. Капіляр з резервуаром знаходиться в термостаті (3) (заповнена водою зовнішня скляна труба). Об’єм рідини, що витекла з капіляра, вимірюється мензуркою (4).

168

Лабораторна робота №26

Виведення розрахункової формули

Згідно з формулою Пуазейля коефіцієнт в’язкості рідини, об’єм якої V витікає з капіляра за проміжок часу t, визначається формулою:

де p – різниця тисків на кінцях капіляра;

L і r – відповідно довжина і радіус капіляра.

Різниця тисків на кінцях капіляра створюється силою тяжіння, а середня величина p при зміні висоти стовпа від (L+h) до L внаслідок витіканні рідини визначиться формулою:

де ρ - густина рідини;

h – довжина резервуару.

Підставивши (2) в (1), одержимо розрахункову формулу :

При підготовці до виконання роботи використати: Теоретична частина. Розділ 6.1.

Послідовність виконання роботи

1.Виміряти лінійкою довжину резервуара h (відстань між позначками а і b).

2.Закрити нижній отвір капіляра пальцем і налити досліджувану рідину у верхній розширений отвір капіляра до верхньої позначки а.

3.Відкрити нижній отвір, одночасно ввімкнувши секундомір. У момент досягнення рівнем рідини нижньої позначки b вимкнути секундомір, одночасно закривши пальцем нижній отвір.

4.Записати в таблицю час витікання рідини і об’єм рідини, що витекла.

5.Дії, зазначені в пунктах 1–4, повторити тричі.

169

Інструкції до лабораторних робіт

6.За формулою (3) розрахувати коефіцієнт в’язкості.

7.Визначити абсолютну і відносну похибки.

довжина капіляра L = (0,60 ±0,0005) м, радіус капіляра r = (1,1 ± 0,05)10-3 м, густина рідини ρ = (1 ± 0,0005)103 кг/м3.

GПри розрахунку η перевести результати вимірювань всіх величин в одиниці СІ.

Таблиця результатів вимірювань

Контрольні запитання

1.Що називається коефіцієнтом в’язкості?

2.Пояснити молекулярно-кінетичний механізм в’язкості в рідинах.

3.Що називається ґрадієнтом швидкості?

4.В яких одиницях вимірюється коефіцієнт в’язкості?

5.Як залежить величина коефіцієнта в’язкості рідини від температури?

6.Записати і пояснити формулу Пуазейля.

7.Пояснити метод вимірювання коефіцієнта в’язкості, який використовується в даній роботі.

Рекомендована література

1.Курс фізики / За ред. І.Є. Лопатинського. – Львів: Вид-во “Бескид Біт”, 2002.

2.Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высш. шк., 1990.

3.Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 1. – М.: Наука, 1982.

170