|
|
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
 |
|
Определение коэффициента вязкости прозрачной жидкости по методу Стокса |
Ночник-проектор "Звездное небо, планеты", черный. 
Забавная пачка "5000 дублей". 
Брелок LED "Лампочка" классическая. Лабораторная работа № 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ПРОЗРАЧНОЙ ЖИДКОСТИ ПО МЕТОДУ СТОКСА Цель работы: ознакомиться с методом определения коэффициента вязкости прозрачной жидкости методом движущегося в жидкости шарика. Оборудование: стеклянный цилиндр, с прозрачной жидкостью; секундомер; микрометр; масштабная линейка; шарики из свинца. Теория вопроса и метод выполнения работы Явления переноса объединяют группу процессов, связанных с неоднородностями плотности, температуры или скорости упорядоченного перемещения отдельных слоев вещества. К явлениям переноса относятся диффузия, внутреннее трение и теплопроводность. Явлением внутреннего трения (вязкости) называется появление сил трения между слоями газа или жидкости, движущимся, друг относительно друга, параллельно и с разными по величине скоростями. Слой, движущийся быстрее, действует с ускоряющей силой на более медленно движущийся соседний слой. Силы внутреннего трения, которые возникают при этом, направлены по касательной к поверхности соприкосновения слоев (рис. 1, 2). Величина силы внутреннего трения между соседними слоями пропорциональна их площади и градиенту скорости , то есть справедливо соотношение, полученное экспериментально Ньютоном .(1) Величина называется коэффициентом внутреннего трения или динамическим коэффициентом вязкости. В СИ измеряется в . Входящая в (1) величина показывает, как меняется скорость жидкости в пространстве при перемещении точки наблюдения в направлении, перпендикулярном слоям. Понятие градиента скорости иллюстрируется рис. 1, 2. Рис. 1. Постоянный градиент скорости На рисунке 1 показано распределение скоростей слоев жидкости между двумя параллельными пластинами, одна из которых неподвижна, а другая имеет скорость . Подобная ситуация возникает в прослойке смазки между движущимися деталями. В этом случае слои жидкости, непосредственно прилегающие к каждой из пластин, имеют одинаковую с ней скорость. Движущиеся слои частично увлекают за собой соседние. В результате в пространстве между пластинами скорость жидкости меняется по направлению равномерно. Таким образом, здесь . Рис. 2. Переменный градиент скорости На рисунке 2 показано распределение скоростей жидкости около движущегося в ней вертикально вниз со скоростью шарика. Предполагается, что скорость мала, так что завихрения в жидкости не образуются. В этом случае жидкость, непосредственно прилегающая к поверхности шарика, имеет скорость . В это движение частично вовлекаются удаленные от шарика слои жидкости. При этом скорость наиболее быстро меняется по направлению вблизи шарика. Наличие градиента скорости у поверхности тела указывает, что на него действует сила внутреннего трения, зависящая от коэффициента вязкости . Сама величина определяется природой жидкости и обычно существенно зависит от ее температуры. Сила внутреннего трения и коэффициент вязкости жидкости может быть определен различными методами – по скорости истечения жидкости через калиброванное отверстие, по скорости движения тела в жидкости и т.д. В данной работе для определения используется метод, предложенный Стоксом.
Рассмотрим для примера равномерное движение маленького шарика радиуса в жидкости. Обозначим скорость шарика относительно жидкости через . Распределение скоростей в соседних слоях жидкости, увлекаемых шариком, должно иметь вид, изображенный на рис. 2. В непосредственной близости к поверхности шара эта скорость равна , а по мере удаления уменьшается и практически становится равной нулю на некотором расстоянии от поверхности шара. Очевидно, чем больше радиус шара, тем большая масса жидкости вовлекается им в движение, и должно быть пропорционально радиусу шарика : . Тогда среднее значение градиента скорости на поверхности шара равно . Поверхность шара , и полная сила трения, испытываемая движущимся шаром, равна . Более подробные расчеты показывают, что для шара , окончательно – формула Стокса. По формуле Стокса можно, например, определить скорости оседания частиц тумана и дыма. Ею можно пользоваться и для решения обратной задачи – измеряя скорость падения шарика в жидкости, можно определить ее вязкость. Упавший в жидкость шарик движется равноускоренно, но, по мере того, как растет его скорость, будет возрастать и сила сопротивления жидкости до тех пор, пока сила тяжести шарика в жидкости не сравняется с суммой силы сопротивления и силы трения жидкости движению шарика. После этого движение будет происходить с постоянной скоростью . При движении шарика слой жидкости, граничащий с его поверхностью, прилипает к шарику и движется со скоростью шарика. Ближайшие смежные слои жидкости также приводятся в движение, но получаемая ими скорость тем меньше, чем дальше они находятся от шарика. Таким образом, при вычислении сопротивления среды следует учитывать трение отдельных слоев жидкости друг о друга, а не трение шарика о жидкость. Если шарик падает в жидкости, простирающейся безгранично по всем направлениям , не оставляя за собой никаких завихрений (малая скорость падения, маленький шарик), то, как показал Стокс, сила сопротивления равна ,(2) где – коэффициент внутреннего трения жидкости; – скорость шарика; – его радиус. Кроме силы на шарик действует сила тяжести и архимедова сила , равная весу вытесненной шариком жидкости. Для шара ; ,(3) где , – плотность материала шарика и исследуемой жидкости. Все три силы будут направлены по вертикали: сила тяжести – вниз, подъемная сила и сила сопротивления – вверх. Первое время, после вхождения в жидкость, шарик движется ускоренно. Считая, что к моменту прохождения шариком верхней метки скорость его уже установилась, получим , где – время прохождения шариком расстояния между метками, – расстояние между метками. Движения шарика возрастает, ускорение уменьшается и, наконец, шарик достигнет такой скорости, при которой ускорение становится равным нулю, тогда .(4) Подставляя в равенство (4) значение величин, получим: .(5) Решая уравнение (5) относительно коэффициента внутреннего трения, получаем расчетную формулу: .(6) Рис. 3. Прибор Стокса На рисунке 3 представлен прибор, состоящий из широкого стеклянного цилиндра с нанесенными на него двумя кольцевыми горизонтальными метками и ( – расстояние между метками), который наполняется исследуемой жидкостью (касторовое масло, трансформаторное масло, глицерин) так, чтобы уровень жидкости был на 5ё8 см выше верхней метки.П
орядок выполнения работыДля измерения коэффициента внутреннего трения жидкости, например, масла, берутся очень маленькие шарики. Диаметр этих шариков измеряют микрометром. Время падения шарика – секундомером. С помощью микрометра измерьте диаметр шарика. Измерьте время опускания каждого шарика между двумя метками и . Шарик опустите в отверстие воронки и в момент прохождения через верхнюю метку включите секундомер, а в момент прохождения через нижнюю метку его выключите. Проведите опыт не менее пяти раз. Измерьте расстояние между метками. Вычислите скорость движения шарика и по формуле (5) найдите значение коэффициента вязкости. Плотность жидкости и шариков возьмите из таблицы физических величин. Найдите среднее значение коэффициента вязкости, оценить абсолютную и относительную погрешности измерений. № п/п м м м с м/с HЧc/м2 HЧc/м2 HЧc/м2 HЧc/м2 % 1 2 3 4 5 Контрольные вопросы В чем заключается метод определения коэффициента вязкости жидкости по Стоксу? Какие силы действуют на шарик при его движении в жидкости? Как зависит коэффициент внутреннего трения жидкостей от температуры? Какие течения жидкости называют ламинарными и турбулентными? Как определяются числом Рейнольдса эти течения? Каков физический смысл коэффициента вязкости жидкости? Почему измерения верны только при малых скоростях? Для какой жидкости глицерина или воды коэффициент вязкости можно определить точнее рассматриваемым методом? Имеется два свинцовых шарика разного диаметра. У какого из них скорость падения в жидкости будет больше? Охарактеризуйте другие явления переноса (диффузию и теплопроводность). Каким законам они подчиняются?
N 437846 : Способ определения производительности центробежного вентилятора с осевым направляющим аппаратом по перепаду статических давлений в двух сечениях, расположенных до и после направляющего аппарата, отличающийся тем , что с целью повышения точности измерения и обеспечения возможности определения производительности при произвольном угле поворота лопаток направляющего аппарата , последние устанавливают на угол, равный нулю, и замеряют статическое давление в вентиляционном канале перед направляющим аппаратом и позади него в самом узком сечении выходного патрубка , затем лопатки устанавливают на заданный угол поворота и определяют статическое давление в сечении перед направляющим аппаратом, после чего производительность подсчитывают по зависимости, полученной на основании уравнений Бернулли и неразрывности потока. 4.2.3 ВЯЗКОСТЬ ВЯЗКОСТЬ- свойство жидкости и газов, характеризующее сопротивление их течению под действием внешних сил. Вязкость об'ясняется движением и взаимодействием молекул . В газах расстояние между молекулами существенно больше радиуса действия молекулярных сил, поэтому вязкость газа определяется главным образом молекулярным движением
1. Измерение коэффициента самодиффузии методом Хана с постоянным градиентом магнитного поля
2. Определение вязкости жидкости методами медицинского вискозиметра и Стокса
3. Определение ударной вязкости
5. Определение точного коэффициента электропроводности из точного решения кинетического уравнения
9. Снижение вязкости растворов мелассы с помощью моноглицеридов дистиллированных
10. Определение коэффициентов потерь в местных гидравлических сопротивлениях
11. Влияние вязкости и дисперсности несовместимых полимеров на волокнообразование в их смесях
12. Безработица: основные определения и измерение. Потоки, запасы, утечки, инъекции в модели
13. Определение активности ферментов
14. Обзор методов и способов измерения физико-механических параметров рыбы
16. Опасные природные явления: землетрясения, оползни, наводнения и т.д.
Мольберт "Ника", двухсторонний, с пластмассовой азбукой (сиреневый). 
Карандаши восковые, треугольные, с ластиком и точилкой. 
Набор шариковых ручек "Frixion", синие, 0,7 мм, 2 штуки. 17. Определения положения объектов на местности при помощи приборов нивелира и теодолита
18. Инженерно-геологические изыскания для определения характеристик грунтов и оснований
19. Налоги: эволюция, определения и формы. Принципы налоговой политики и функции налогов
20. Кредит под залог квартиры. Почему нет?
21. В чем сложность налога на добавленную стоимость (в определении и собирании)
25. Почему повесть "Княжна Мери" занимает центральное место в романе "Герой нашего времени" ?
26. Ради чего стоит жить, или почему погасло сердце Данко ? ("Старуха Изергиль" А.М.Горького)
27. Жюль Верн
28. Почему несчастен отец Горио? (по Бальзаку "Отец Горио")
29. Происхождение, основные этапы развития и современные определения термина «библиография»
30. Определение подозрительных пакетов, анализ протоколов сети
31. Разработка аппарата измерения торцевого биения
32. Основные определения и теоремы к зачету по функциональному анализу
Горшок дорожный и насадка на унитаз "HandyPotty". 
Настольная игра Какаду "Упрямый Шарик" (Водный Рай). 
Кружка "On/Off". 33. Приближенное вычисление определенного интеграла при помощи квадратурной формулы Чебышева
34. Линейные системы дифференциальных уравнений с периодическими коэффициентами
35. Метод прогонки решения систем с трехдиагональными матрицами коэффициентов
37. Тепловое излучение, его характеристики и их измерение
42. Составление проекта НТД и определение качества блюда "Ризотто по-итальянски"
43. Политика как социальное явление
44. Фашизм как социокультурное явление
45. Методы измерения твердости материалов по Виккерсу, Бринеллю, Роквеллу
Шкатулка музыкальная "Сердце", 20x19x8 см, арт. 24804. 
Магнитная игра для путешествий "Подводный мир". 
Игра настольная "Дом с привидениями". 49. Методика измерения перемещений при помощи лазерных интерферометров
50. Электрооптические методы измерения высоких напряжений и больших токов
52. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения
57. Научное и житейское понимание психических явлений
58. Дедовщина как социально-психологическое явление
59. Разработки функциональной схемы и определение ее быстродействия
61. Способ определения живучести связи (вероятности связности)
62. Определение параметров p-n перехода
63. Фазовый и частотный методы измерения дальности
64. Лекции по электрорадио измерениям
Стол детский "Малыш". 
Соковарка ВЕ-08/1 "Webber", 8 л. 
Набор посуды "Тролли", 3 предмета. 65. Измерение низких температур
66. Научные революции. Почему они происходят
69. Определение понятия "общественное мнение" (трактовка автора)
73. Определение скорости света
74. Оптические явления в природе
75. Тепловые явления
77. Тепловые явления: холод из угля
78. Актинометрические измерения
80. Фотоколориметрическое определение салициловой кислоты в фармпрепаратах
Игровой набор "Фрукты и овощи" в корзине. 
Книга-сейф "Морские приключения", 24x16x6 см. 
Набор детской складной мебели Ника "Азбука". 81. Кредит под залог квартиры. Почему нет?
82. Классификация затрат для определения себестоимости произведенной продукции
83. Методы определения экономической и психологической эффективности продвижения товаров
84. Исследование рынка для определения цены товара (контрольная)
89. Кредитоспособность ссудозаемщика и методы ее определения
91. Определение эффективности производства
92. Измерение и Экономико-математические модели
93. Определение основных показателей плана экономического и социального развития на 2001 год
94. Определение риска и эффективности каждой из стратегий развития фирмы
96. ВВП и ВНП: определение, распределение и расчет
Стол детский Little Angel "Я расту" (цвет: салатовый). 
Ванная комната "Конфетти". 
Антипригарный коврик, многоразовый, 33x40 см. 97. Тоталитаризм: явление и сущность
98. Почему Деникин не взял Москву
99. Калигула – второе явление тирана
100. Союз спасения, или общество истинных и верных сынов Отечества
