double arrow

Определение зависимости коэффициента вязкости жидкости от температуры посредством капиллярного вискозиметра

Пуазейль, исследуя ламинарное течение жидкости по капиллярным трубкам, получил следующую формулу для - объема жидкости, протекшей через капилляр за время:
,
где h - коэффициент вязкости,
- давление, под которым течет жидкость,
r - радиус капилляра,
l - длина капилляра.
Формулой Пуазейля можно воспользоваться для определения  коэффициента вязкости.
Пусть через капилляр протекают одинаковые объемы двух различных жидкостей. Для первой
,                                  (1)
для второй
.                               (2)
Разделив (1) на (2), получим:
 .                             (3)
Если жидкость вытекает под действием своего веса, то
                            (4)
так как

и
,
где  - высота столбов жидкости, создающая разность дав­лений  при течении первой и второй жидкости.

Описание установки

Вискозиметр состоит из резервуара для испытуемой жидкости - 1, водяного термостата 2.  На внутренней стенке резервуара 1 укреплены три штифта - 3. Штифты заострены и изогнуты под прямым углом. Острия штифтов служат указателем предельного уровня жидкости, наливаемой в резервуар и указателем горизонтальности установки прибора. Ко дну резервуара, в его центре, припаяна калиброванная сточная трубка 4 из нержавеющей стали с тщательно отполированной поверхностью - капилляр. Резервуар 1 закрывается пустотелой крышкой 5 с двумя сквозными отверстиями. Отверстие 6 служит для установки термометра, измеряющего температуру исследуемой жидкости. Отверстие 7-для стержня, закрывающего отверстие сточной трубки.
Резервуар 1 укрепляется в термостате специальными распорками. В термостате находится мешалка 8 и зажим 9 для закрепления термометра, измеряющего температуру воды термостата.
Термостат 2 с резервуаром 1 устанавливается на металлическую треногу 10. Две ножки треноги снабжены винтами для установки прибора в горизонтальном положении. В верхнее кольцо вмонтирован электрический нагреватель 11.
Объем испытуемой жидкости, вытекающей через сточную трубку вискозиметра, измеряется мерной колбой 12.

Выполнение работы

Перед каждой сменой жидкости резервуар 1 и его сточную трубку тщательно промывают (бензином, эфиром) и просушивают воздухом.
Вытирать резервуар вискозиметра нельзя. Оставшиеся капли жидкости осторожно снимают фильтровальной бумагой. (Студентам производить смену жидкости запрещено).
В термостат вискозиметра наливают воду.
Испытуемую жидкость наливают в резервуар 1, сточное отвер­стие которого закрыто стержнем. Нельзя сильно нажимать на стержень, т.к. это ведет к быстрому его износу.
Уровень жидкости должен быть несколько выше остриев штифтов. При наливании жидкости в резервуар нужно следить, чтобы не образовались пузырьки.
Подняв немного стержень, дают стечь излишку жидкости из резервуара, так, чтобы острия всех штифтов едва заметно выдава­лись над уровнем жидкости. Если жидкость вытечет больше, чем нужно, следует добавить её по каплям до концов остриев. Закрывают вискозиметр крышкой и под сточное отверстие ставят изме­рительную колбу. Включают электрический нагреватель. Жидкость в резервуаре непрерывно перемешивают, осторожно вращая вокруг стержня крышку резервуара.
Температуру исследуемой жидкости доводят до заданной, нагреватель выключают и выжидают 15-30 минут.
Температура исследуемой жидкости и термостата должна отличаться не более чем на .
Затем быстро вынимают стержень и одновременно включают секундомер. Когда жидкость в измерительной колбе дойдет точно до метки, соответствующей 200 мл (пена в расчет не принимается), секундомер останавливают и отсчитывают - время истечения жидкости с точностью до 0,2 сек.
Относительную вязкость  испытуемой жидкости вычисляют по формуле
,
где - время  вытекания через сточную трубу прибора 200 мл. дистиллированной воды при 20°С.
У данного вискозиметра сек.
Измерения производятся в интервале от комнатной температуры до приблизительно через каждые.
Вычисляют значениеи строят график зависимости  от температуры .

Читайте также:

Изучение зависимости коэффициента поверхностного натяжения от температуры по методу максимального давления в пузырьке

Изучение законов броуновского движения и определение размеров взвешенных частиц

Определение напряжений при растяжении-сжатии

Получение низких давлений

Допускаемые напряжения, коэффициент запаса и расчеты на прочность при растяжении-сжатии

Вернуться в оглавление: Физика


Сейчас читают про: