Рекомендована література

3. Кравець В.І. Біофізика. Посібник для студентів університетів спеціальності “біологія”. Івано-Франкiвськ, 2005, 256 с. ─ с.149-152.

4. Владимиров Ю.А., Рощупкин Д.И., Потапенко Д.Я. и др. Биофизика. – М.: Медицина, 1983, – 272с. ─ c.193-198,213.

5. Костюк П.Г., Гродзинский Д.М., Зима В.Л. и др. Биофизика. – К.: Вища школа, 1988, – 504с. ─ c.266-267.

Лабораторна робота №3

Визначення в’язкості рідин.

Мета: Навчитись користуватись віскозиметром ВПЖ-4, виміряти в’язкість води.

Теоретичний вступ

В 'язкiсть рiдин − властивiсть, завдяки якiй вирiвнюються швидкостi руху рiзних шарiв рiдини. При цьому через одиничний перерiз (перпендикулярний до напрямку потоку рідини) за одиницю часу переноситься імпульс величиною . Механiзм перенесення iмпульсу − обмiн молекулами мiж шарами внаслiдок їхнiх безладних теплових рухiв. В результаті повільніші молекули з шарів, ближчих до стінки труби, попадають у шар швидших молекул і сповільнюють їхній рух. Це спричиняє ефект сили тертя між шарами, яку і називають силою в’язкості.

В'язкість рідини характеризує внутрішнє тертя, зумовлене міжмолекулярними взаємо­діями. На рисунку показано розподіл швидкостей впоперек труби, то якій тече рідина. Розглянемо два шари рідини, відстань між якими dx, а різниця швидкостей – dv. Сила тертя між ними визначається за законом Ньютона:

де S ─ площа контакту між цими шарами.

Коефіцієнт в'язкості η є характеристикою розчину і залежить від природи та форми розчинених макромолекул і температури середовища, [η]=Па·с.

В'язкість розчину визначають капілярним віскозиметром Оствальда, вимірюючи час, за який розчин витікає з певного об'єму. Закон Пуазейля:

де Δp − середній перепад гідростатичних тисків між поверхнею рідини і нижнім кінцем капіляра,

Δp=ρgh

З закону Пуазейля одержуємо робочу формулу для обчислення коефіцієнта в’язкості рідини:

де V − об’єм розширення (4),

t − час витікання рідини,

r − радіус капіляра,

η − коефіцієнт в’язкості рідини,

l − довжина капіляра,

ρ − густина досліджуваної рідини,

g − прискорення вільного падіння,

h − усереднена висота стовпчика рідини від середини розширення (4) до нижнього кінця капіляра.

Відносну похибку можна обчислити за формулою:

а абсолютну − за формулою:

Дані для обчислення беремо такі:

V=3 мл,

l=95 мм,

ρ=1000 кг/м³,

g=9,8 Н/кг,

h =125 мм,

Δr =0,005 мм,

Δl=1 мм,

Δh=2 мм

ΔV=0,1 мл.

Радіус капіляра r визначаємо після того як прочитуємо дані про його діаметр на розширенні (4), час витікання рідини t визначаємо за допомогою секундоміра.

Прилади і матеріали

1. Віскозиметр впж-4.

2. Секундомір "Агат".

3. Груша з гумовим шлангом.

4. Термометр.

5. Рідина (вода).

6. Посудина для досліджуваної рідини.

Порядок виконання роботи

1. Виміряти за допомогою термометра температуру досліджуваної рідини.

2. Залити через коліно (2) рідину до верху розширення.

3. Надіти на коліно (1) віскозиметра гумовий шланг з попередньо стиснутою грушею.

4. Повільно відпускаючи грушу, засмоктати рідину в капіляр (6) та розширення (5) до ¼ його висоти, слідкуючи за тим, щоб у рідині не утворювалось пухирців повітря.

5. Обережно зняти грушу з коліна (1), притримуючи другою рукою коліно (1).

6. Засікти за допомогою секундоміра час опускання нижнього меніска рідини від мітки М-1 до мітки М-2.

7. Повторити вимірювання ще 2 рази (пп.3-6).

8. Результати вимірювань записати в таблицю.

9. Обчислити середній час витікання рідини, а за робочою формулою ─ коефіцієнт в’язкості рідини та порівняти його з табличним значенням (для води при 20ºС η=0,001 Па·с).

10. Обчислити відносну та абсолютну похибку за відповідними формулами, а також довірчий інтервал значень коефіцієнта в’язкості (η─Δη<η<η+Δη).

11. Зробити висновки, у яких вказати, чи табличне значення знаходиться в межах похибки експерименту, та зазначити причини неспівпадіння одержаного результату з табличним значенням.

Температура рідини: ºС.

№п/п	r,мм	l,мм	V,мл	ρ,кг/м3	h,мм	t,с	Δt,с	η,Па·с	ε(η)	Δη,Па·с
1
2
3
серед

<η<