Постановка задачи

В лабораторной работе используются два экспериментальных метода определения коэффициента внутреннего трения жидкостей.

I. Метод вискозиметрии

В этом методе, используя формулу Пуазейля, определяется коэффициент вязкости жидкости, если измерить течение газа через трубу известных геометрических размеров. Для такого опыта необходима труба, в которой течение жидкости будет ламинарным. При определенном значении скорости в жидкости начинают появляться вихри, что вызвано появлением составляющих скорости, перпендикулярных к оси трубы (для вихревого или турбулентного течения формула Пуазейля не справедлива). Одним из методов определения коэффициента вязкости, основанным на использовании формулы Пуазейля, является метод с использованием капиллярного вискозиметра.

Обоснование метода

Формулой (7) удобно пользоваться для относительного определения коэффициента вязкости. Пусть через один и тот же капилляр протекают одинаковые объемы двух различных жидкостей (V₁=V₂). Тогда объемы первой и второй жидкостей, как следует из формулы Пуазейля, будут равны:

(8)

(9)

Поделив уравнение (8) на (9), получим

(10)

Если жидкость вытекает под действием силы тяжести, то разность давлений равна гидростатическому давлению, т.е.

, , (11)

где и - плотности жидкости при температуре опыта. Подставляя (11) в (10), получим

; (12)

Приборы и принадлежности

Вискозиметр, исследуемые жидкости, секундомер.

Описание вискозиметра

Капиллярный вискозиметр (рис.4) представляет собой U-образную трубку, укрепленную вертикально.

Участок трубы 2-3 выполнен в виде узкого канала, правое колено содержит шарообразное расширение 4; левое колено содержит двойное расширение 5, переходящее в верхней части в трубку 6. Метки 7-8 около верхнего расширения ограничивают определенный объем жидкости. Жидкость наливается в колено до заполнения почти всего шарообразного расширения 4. На трубку надета груша 10, при помощи которой жидкость засасывается в резервуар 5 выше метки 7.

Порядок выполнения работы

1. Вискозиметр промывают испытуемой жидкостью. Укрепляют его в штативе и наливают испытуемую жидкость в колено 9 до метки 8.

2. Осторожно с помощью резиновой груши всасывают жидкость выше метки 7 в резервуар 5.

Рис.4. Капиллярный вискозиметр

3. Определяют время истечения жидкости t₁ (в момент, когда мениск проходит через метку 7, включают секундомер, а при прохождении мениска через метку 8 секундомер выключают). Время истечения жидкости измеряется минимум 5 раз.

4. Аналогичные опыты проделываются с водой. Время истечения воды t₂. Время истечения жидкости измеряется минимум 5 раз.

5. Значения ρ₁, ρ₂, η₂ возьмите из справочника при соответствующей вашему опыту температуре t⁰С.

6. Результаты расчетов по формуле (12) и экспериментальные измерения заносят в таблицу 1.

7. Рассчитайте погрешность измерения ∆η₂.

Таблица 1

ρ1, кг/м3	ρ2, кг/м3	η1, Паּс	t, 0С	t1, сек	t2,сек	η2, Паּс	η2(ср) Паּс