Лабораторная работа №1 Работа № 1

Определение динамической вязкости жидкости

Цель работы: экспериментально определить динамическую вязкость µ жидкости; сравнить полученные данные с табличными значениями вязкости.

Приборы и оборудование: вискозиметр Стокса, секундомер.

Вискозиметр Стокса входит в состав устройства I (комплекс «Приборы») портативной лаборатории «Капелька» /6/; он представляет собой цилиндриче­скую полость с помещённым вовнутрь шариком, заполненную исследуемой жидкостью (рис. 1, прибор 3) Вязкость определяется по скорости падения ша­рика в жидкости.

Рис. 1. Схема комплекса «Приборы» /6/:

1 ̶ термометр; 2 ̶ ареометр; 3 ̶ вискозиметр Стокса; 4 ̶ плотномер ̶ вискозиметр;

5 ̶ капиллярный вискозиметр; 6 ̶ сталагмометр

Последовательность проведения опыта:

1) подготовить к работе секундомер;

2) быстро повернуть устройство I в вертикальной плоскости на 180^о; тогда шарик окажется в верхней части цилиндра и начнёт двигаться вниз;

3) с помощью секундомера зафиксировать время t, прохождения шариком отрезка l между двумя метками в приборе 3,

4) по термометру устройства I (прибор 1) определить температуру Т жидко­сти.

Опыт повторить три раза, после чего вычислить среднеарифметическое значение времени t. Результаты измерений занести в табл. 1.1.

Обработка опытных данных:

1) записать в отчёт паспортные значения диаметров шарика (d) и цилин­дрической ёмкости (D), плотности жидкости (р) и материала шарика (р_ш),

2) вычислить опытное значение динамической вязкости исследуемой жидкости по эмпирической формуле

µ = , Па с (4)

и все данные занести в табл. 1.1;

Таблица 1.1. Результаты опытного определения динамической вязкости жидкости

рж, кг/м3	рш, кг/м3	d, м	D, м	l, м	µ', Па с	t, с	µ, Па с
900	971	0,008	0,0231	0,07		9,61	0,37

Т=30^оС; t₁=9,09; t₂=9,89; t₃=9,85

1. Погрешность (ошибка) = ((9,89-9,09)/9,89) 100%=8,09%

2) µ = =

3) сравнить полученное опытное значение µ с табличным, см. табл. 2 приложения.

Таблица 2. Физические свойства жидкостей при температуре 20 ^оС /6/

Жидкость	р, кг/м3	β, МПа-1	β', К-1	, м2/с	Ɠ Н/м
Масло индустриальное	900	0,72	0,73	110	25

D=0,0231 (м), d_ш=0,008 (м), p=900 кг/м³,p_ш=971 кг/м³.

Работа № 2

Определение температурного коэффициента объёмного расширения жидкости

Цель работы: экспериментально определить температурный коэффици­ент βt объёмного расширения жидкости; сравнить полученные опытные дан­ные с табличными значениями соответствующей характеристики.

Приборы и оборудование: термометр, линейка с миллиметровыми деле­ниями.

Используемый термометр входит в состав устройства I (комплекс «При­боры») портативной лаборатории «Капелька» /6/ (рис. 1, прибор 1). Он показы­вает температуру окружающей среды и жидкостей в приборах устройства. Ко­лебание температуры приводит к соответствующему изменению объёма термо­метрической жидкости, а следовательно, и её уровня в капилляре.

Последовательность проведения опыта: искомый коэффициент определя­ется с помощью мысленного эксперимента, описанного ниже:

1) записать в отчёт паспортные значения радиуса г капилляра термометра, начального (при 0°С) Vн объёма термометрической жидкости;

2 ) измерить расстояние l между начальным Т_н и конечным Т_к штрихами шкалы термометра и определить разность

Т = Т_К-Т_Н;

3) вычислить приращение V объёма термометрической жидкости при изме­нении температуры от Т_н до Т_к.

= πr²l;

с учётом начального объёма V_н жидкости найти значение βt

βt = , К^-1

и все данные занести в табл. 1.2;

Таблица 1.2. Результаты опытного определения коэффициента βt

Вид жидкости	r, см	Vн, см3	Т, К	l, см	V, см3	βt, К-1	βt', К-1
Ртуть	0,01	27,4	50	5	0,00157	11,46

1. Т_Н=0+273=273К

Т_К=50+273=323К

Т=50К

2. =πr²l = 3,14 (0,01)² 5 = 0,00157см³

3. βt = = = 0,001146 К^-1

4. сравнить полученное значение βt с табличным βt' (табл. 2 приложения).

Таблица 2. Физические свойства жидкостей при температуре 20 ^оС /6/

Жидкость	р, кг/м3	β, МПа-1	β', К-1	, м2/с	Ɠ Н/м
Масло индустриальное	900	0,72	0,73	110	25