Определение вязкости вискозиметром Стокса
Министерство науки и образования РФ Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный архитектурно строительный университет» Кафедра гидравлики и теплотехники
Е.А. Крестин
Журнал лабораторных работ по гидравлике
Часть 1. Портативная лаборатория «Капелька»
Самара 2012
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТИ
Цель работы: ________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Теория вопроса:______________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Описание опытной установки
|
|
|
Рис.1. Схема устройства №1:
1-________________________________________________,
2-________________________________________________,
3-________________________________________________,
4-________________________________________________,
5-________________________________________________
Порядок выполнения работы
1. Определение коэффициента теплового расширения жидкости
Термометр 1 имеет стеклянный баллон с капилляром, заполненные термометрической жидкостью, и шкалу. Принцип его действия основан на тепловом расширении жидкостей. Варьирование температуры окружающей среды приводит к соответствующему изменению объема термометрической жидкости и ее уровня в капилляре. Уровень указывает на шкале значение температуры.
Коэффициент теплового расширения термометрической жидкости определяется в следующем порядке на основе мысленного эксперимента, т.е. предполагается, что температура окружающей среды повысилась от нижнего (нулевого) до верхнего предельных значений термометра и уровень жидкости в капилляре возрос па величину 
.
Подсчитать общее число градусных делений 
в шкале термометра и измерить расстояние 
между крайними 
штрихами шкалы.
Вычислить приращение объема термометрической жидкости 
,
где r-радиус капилляра термометра.
С учетом начального (при 0 °С) объема термометрической жидкости W найти значение коэффициента теплового расширения 
и сравнить его со справочным значением 
(табл. 1.1). Значения используемых величин занести в таблицу 1.2.
|
|
|
Измерение плотности жидкости ареометром
Этот метод определения плотности основан на измерении объёма тела, которое плавает на поверхности жидкости. Глубина погружения ареометра является мерой плотности жидкости и считывается со шкалы по верхнему краю мениска жидкости вокруг ареометра.
Ареометр 2 представляет собой пустотелый цилиндр с миллиметровой шкалой и грузом в нижней части. Благодаря грузу ареометр плавает в исследуемой жидкости в вертикальном положении. На ареометр действуют две силы: сила тяжести G = mg (где m – масса ареометра) и архимедова подъёмная сила R = ρ gW (где W = hπ d2/4 – объём погруженной части ареометра;
h – глубина погружения ареометра), которые равны по величине и противоположно направлены G = R или
mg = ρ ghπd2/4,
откуда
ρ = 4 m/ hπd2.
В ходе работы выполнить следующие операции:
1. Измерить глубину погружения h ареометра по миллиметровой шкале на нем.
2. Вычислить плотность жидкости по формуле
ρ = 4 m/ hπd2.
3. Сравнить опытное значение плотности ρ со справочным значением ρ* (см. табл. 1.1). Значения используемых величин свести в таблицу 1.3.
|
|
|
Определение вязкости вискозиметром Стокса
Этот метод определения вязкости основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы. При движении шара диаметром d и плотностью ρш в вертикальной трубе диаметром D, которая заполнена исследуемой жидкостью с плотностью ρ, на него действуют три силы: сила тяжести G = 
, архимедова подъёмная сила R= 
и сила сопротивления, экспериментально установленная Стоксом, F = 3πν dρV, (где ν – кинематический коэффициент вязкости; V - скорость шарика). При равномерном движении шара G = R + F или
= 
+ 3 πνdρV,
откуда
ν = gd2 τ( ρш/ ρ – 1)/18 l [1 + 2,4( d/ D)],
где τ – время прохождения шариком расстояния l.
Выражение в квадратных скобках (коэффициент стеснения) учитывает влияние стенок трубы и шарика на его скорость и коэффициент сопротивления.
В ходе выполнения работы выполнить следующие операции.
1. Повернуть устройство № 1 в вертикальной плоскости на 180º и зафиксировать секундомером время t прохождения шариком расстояния 
между двумя метками в приборе 3. Шарик должен падать по оси емкости без соприкосновения со стенками. Опыт выполнить три раза, а затем определить среднеарифметическое значение времени t.
|
|
|
2. Вычислить опытное значение кинематического коэффициента вязкости жидкости
ν = gd 2 τ(ρ ш/ρ – 1)/18l[1+ 2,4(d/D)],
где g – ускорение свободного падения;
d, D - диаметры шарика и цилиндрической емкости соответственно;
ρ, ρш,- плотности жидкости и материала шарика соответственно.
3. Сравнить опытное значение коэффициента вязкости ν с табличным значением ν* (см. табл.1.1). Значения используемых величин свести в таблицу 1.4.
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 575; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!