Найти коэффициент вязкости
Найти коэффициент вязкостиСкачать файл - Найти коэффициент вязкости
Цель работы — в работе требуется определить коэффициент вязкости глицерина по методу Стокса. Вследствие передачи импульса при переходе молекул из слоя в слой возникает сила внутреннего трения. Сила внутреннего трения пропорциональна площади соприкосновения взаимодействующих слоев жидкости и градиенту скорости. Коэффициентом динамической вязкости называется величина, численно равная силе внутреннего трения, с которой один слой увлекает или тормозит другой слой жидкости при условии, что площадь соприкосновения слоев и градиент скорости. В системе СИ за единицу динамической вязкости принимают - вязкость такой среды, в которой один слой увлекает или тормозит другой с силой в , если площадь соприкосновения слоев и градиент скорости. Коэффициентом кинематической вязкости называется отношение коэффициента динамической вязкости к плотности жидкости. Коэффициент вязкости существенно зависит от температуры. Для жидкости с повышением температуры он резко уменьшается. О пределение коэффициента динамической вязкости методом Стокса. Рассмотрим свободное падение тела внутри покоящейся жидкости. Пусть в сосуде с жидкостью вертикально падает небольшой шарик радиуса с малой скоростью см. В этом случае между тонким слоем жидкости, обволакивающим шарик, и окружающей средой возникает сила внутреннего трения. Последняя направлена против движения и, согласно закону Стокса, равна. Кроме указанной силы , на шарик действуют две силы — сила тяжести вертикально вниз и сила Архимеда вертикально вверх. В первый момент падения шарик движется равноускоренно, так как сила тяжести больше суммы сил, действующих вертикально вверх. При дальнейшем падении скорость шарика увеличивается, возрастает и сила внутреннего трения см. Когда скорость шарика будет иметь такое значение, при котором все три силы , и уравновешиваются сумма сил равна нулю , тогда шарик согласно первому закону Ньютона, будет падать равномерно с постоянной скоростью. Обозначим через плотность шарика, а через - плотность жидкости. Если силу тяжести выразить через плотность, то получим. Подставляя значения сил 3 , 5 и 6 в 4 и выражая , найдем. По формуле 7 можно вычислить коэффициент вязкости жидкости, если измерить на опыте скорость равномерного движения шарика в жидкости. Для этой цели необходимо измерить время t прохождения шариком расстояния l между метками m и n см. Скорость равномерного движения будет , и расчетная формула примет вид. При помощи микрометра измерить пять-шесть раз диаметр шарика, вычислить из полученных данных среднее значение и занести в таблицу радиус шарика. Аналогично найти радиусы еще четырех шариков. По секундомеру отметить время движения каждого шарика от верхней до нижней метки. По формуле 8 рассчитать коэффициент вязкости глицерина для каждого опыта, результаты занести в таблицу. Сущность метода Стокса для определения коэффициента вязкости жидкости с выводом расчетной формулы. Лабораторный практикум по физике: Молекулы газа, находясь в тепловом движении, непрерывно сталкиваются друг с другом см. При нормальных условиях каждая молекула воздуха за одну секунду испытывает до 10 9 столкновений с другими молекулами для упрощения задачи не будем принимать во внимание химический состав воздуха, а будем рассматривать некую эффективную молекулу. Под столкновением молекул подразумевают процесс взаимодействия между молекулами, в результате которого молекула изменяет направление своего движения. Весмьма приближенно число столкновений молекул за одну секунду можно подсчитать исходя из следующих соображений. Условно изобразим путь, пройденный молекулой за 1 с, прямой линией рис. Пусть в окружающем пространстве в единице объема содержится n молекул. Тогда рассматриваемая молекула, двигаясь по прямой, столкнется со всеми молекулами, центры которых лежат внутри цилиндра радиусом R , равным эффективному диаметру молекул d. Под эффективным диаметром понимается минимальное расстояние рис. С этими молекулами и произойдут столкновения за 1 с. Более точный расчет с учетом распределения Максвелла молекул по скоростям приводит к выражению:. Следовательно, средняя длина свободного пробега обратно пропорциональна давлению:. В соответствии с уравнением 6 при повышении температуры длина свободного пробега увеличивается. При нормальных условиях средняя длина свободного пробега молекул в газе составляет величину порядка 10 —7 м. При очень высоком вакууме соударений молекул между собой практически не происходит. Они ударяются только о стенки сосуда и длина пробега молекулы становится постоянной, равной линейным размерам сосуда. Столкновения молекул, происходящие в газах в результате теплового движения молекул, определяют характер процессов, известных под названием явлений переноса. К этим процессам относятся диффузия, теплопроводность и внутреннее трение или вязкость. Диффузией называется самопроизвольный процесс, возникающий при наличии градиента концентрации в системе, заключающийся в переносе массы в направлении убывания концентрации и совершающийся за счет теплового движения атомов, молекул, ионов, или более крупных агрегированных частиц. Диффундировать могут как растворенные в веществе посторонние частицы, так и частицы самого вещества самодиффузия. Теплопроводность — это процесс переноса теплоты внутри неравномерно нагретой среды ппри наличии градиента температуры и при условии, что конвекция и другие явления устранены. При этом молекулы, находящиеся в более нагретых областях и обладающие в среднем более высокой кинетической энергией, при хаотическом тепловом движении переносят энергию в более холодные области, в результате чего происходит выравнивание температуры по всей области. Внутреннее трение или вязкость — это свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. При переходе частиц атомов, молекул, ионов из одного слоя в другой, движущихся относительно друг друга с некоторой скоростью, они переносят с собой импульс, при этом слой, движущийся быстрее, замедляется, а слой, движущийся медленнее, ускоряется. Молекулярно-кинетическая теория газов позволяет во всех деталях интерпретировать явления переноса и установить связь между коэффициентами переноса диффузии, теплопроводности, вязкости:. Последнее уравнение положено в основу определения средней длины свободного пробега молекул воздуха в данной работе. Коэффициент вязкости, в свою очередь, можно определить из закона Пуазейля, описывающего ламинарное течение вязкой среды в тонкой цилиндрической трубке. Эффективный диаметр d молекулы находится из соотношения 3 , в котором n — число молекул газа в единице объема при данных условиях. Для определения средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха используется установка, состоящая из сосуда, заполненного водой 1 , капилляра 2 и мерного стакана 3 рис. Если открыть кран, то вода будет выливаться из сосуда, одновременно через капилляр в сосуд будет засасываться воздух. Таким образом, капилляр является той трубкой, в которой устанавливается ламинарное течение воздуха в результате того, что разные концы трубки находятся под разным давлением верхний конец — под атмосферным давлением, нижний — меньше атмосферного. Сосуд снабжен шкалой, с помощью которой можно определить высоту столба вытекшей воды. Под сосудом устанавливается мерный стакан для определения объема вытекшей воды, равного объему воздуха, поступившего в сосуд. Поставить под сосуд химический стакан, открыть кран, прикрыв пальцем капилляр. Дождавшись, когда вода перестанет вытекать из сосуда, заменить химический стакан мерным стаканом. Отметить по шкале начальную высоту уровня воды h 1 в сосуде, отпустить палец, освободив капилляр, и одновременно включить секундомер. Записать время истечения жидкости t , конечную высоту уровня воды h 2 в сосуде и объем вытекшей воды V. Найти для каждого опыта среднюю длину свободного пробега и эффективный диаметр молекул воздуха по формулам 15 и Вычисленные величины занести в таблицу экспериментальных данных. На чем основано определение средней дины свободного пробега в данной работе? FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Ивановский государственный химико-технологический университет. Сила внутреннего трения пропорциональна площади соприкосновения взаимодействующих слоев жидкости и градиенту скорости , 1 где - коэффициент динамической вязкости жидкости или просто вязкость ; S - площадь слоя; - градиент скорости. О пределение коэффициента динамической вязкости методом Стокса Рассмотрим свободное падение тела внутри покоящейся жидкости. Последняя направлена против движения и, согласно закону Стокса, равна , 3 где - коэффициент вязкости жидкости. Для этого случая имеем. Выбрать расстояние между метками m и n По секундомеру отметить время движения каждого шарика от верхней до нижней метки. Окончательный результат записать в виде. От каких факторов зависит коэффициент вязкости жидкости? Обосновать изменение скорости движения шарика с увеличением его диаметра? Высшая школа , г. Теоретическое введение Молекулы газа, находясь в тепловом движении, непрерывно сталкиваются друг с другом см. Более точный расчет с учетом распределения Максвелла молекул по скоростям приводит к выражению: Следовательно, средняя длина свободного пробега обратно пропорциональна давлению: Все явления переноса формально могут быть описаны уравнением: Молекулярно-кинетическая теория газов позволяет во всех деталях интерпретировать явления переноса и установить связь между коэффициентами переноса диффузии, теплопроводности, вязкости: Из формулы 9 получаем: После подстановки 12 , 13 и 14 в 10 получаем: Порядок выполнения работы Поставить под сосуд химический стакан, открыть кран, прикрыв пальцем капилляр. Все измеренные величины занести в таблицу экспериментальных данных. Повторить опыт пять раз. Измерить и записать температуру в комнате и атмосферное давление. Записать окончательный результат в виде: Радиус r и длина l капилляра указаны на установке. Контрольные вопросы Что такое средняя длина свободного пробега молекулы? От каких факторов зависит средняя длина свободного пробега молекулы? Каков физический смысл эффективного диаметра молекул? В чем суть явлений? Какова связь между коэффициентами теплопроводности, диффузии и вязкости. Какое явление описывает закон Пуазейля? Время падения шарика t , с. Расстояние между метками l , м.
Коэффициент внутреннего трения или вязкость жидкости
Военные новости приморского края
Почта россии иваново график работы
Вязкость
Где можно пожарить шашлык в донецке 2017
Метрология стандартизация и подтверждение качества
Лекарство спазмалгон инструкция
Вязкость жидкости. Методы определения вязкости жидкости
Международные словообразовательные элементы таблица
Рыбалка вертушки своими руками видео
Правила игрыв шашки обязательно ли бить