2 Сұйық тұтқырлығын вискозиметрлермен анықтау
Түтікше арқылы сұйықтың немесе газдың ағуы үшін қысымдардың кейбір айырмашылығы қажет. Ұзындығы l түтікше арқылы τ уақыт ішінде ағатын сұйықтың (газдың) V көлемі және түтікше ұштарындағы Δр қысымдардың айырмашылығы арасындағы тәуелділік Пуазейль формуласымен көрсетіледі
(2.1)
мұнда r – трубканың радиусы; η - сұйық немесе газ тұтқырлығы.
(2.1) формуласы бойынша тұтқырлықты анықтау үшін ағым ламинарлы болуы керек, яғни сұйықтың (газдың) қабаттары араласпай ағуы керек. Құйынды (турбулентті) ағын үшін Пуазейль формуласы қолданылмайды. Әдеттегі жылдамдықтарда құйындар пайда болмау үшін түтікше жіңішке болуы керек.
Тұтқырлы сұйықтың ағу сипаты толығырақ v кинематикалық тұтқырлықпен анықталады
мұнда ρ – сұйықтың тығыздығы.
Қондырғының суреттелуі
Тұтқырлықты анықтауға құралдар вискозиметрлер деп аталады.
Пуазейль формуласына енетін шамаларды r, l және Δр өлшеу қиын, сондықтан берілген вискозиметрде сұйықтың қозғалысын тұтқырлығы белгілі η0, мысалы судың, эталонды сұйықтың қозғалысымен салыстыру әдісімен анықтауға жүгінеді.
Оствальдің
капиллярлы вискозиметрі 2.1
суретте келтірілген.
Вискозиметрдің бір тізесі капиллярлы түтік болып келеді. Судың белгілі бір көлемін вискозиметрдің кең тізесіне құяды, ал одан кейін грушамен басқа тізеге оның деңгейі А белгісінен біраз жоғары болғанша құяды, және грушаны алып тастап, осы деңгейдің тұрақталуын бақылайды. Мениск А белгісінен өткен кезде, секундомерді қосады, ал В белгісінен өткен кезде - тоқтатады. Осылайша судың А және В белгілері арасында өту уақытын табады. Сұйықтың ламинарлы ағысы кезінде l ұзындығы бар капилляр арқылы осы көлемді өту уақыты сондай болады. Осылайша зерттелетін сұйықтың А және Б белгілері арасында өтудің τ уақытын анықтайды. Зерттелетін сұйық көлемін судың көлеміне тең етіп алады.
Капиллярдағы сұйықтар гидростатикалық қысым әсерімен қозғалады
мұнда ρ – сұйықтың тығыздығы; h – вискозиметрдің екі тізелерінде сұйықтың деңгейлерінің айырмашылығы.
Капилляр арқылы өтетін сұйықтардың тең көлемдері үшін жазуға болады
осыдан
немесе
(2.2)
және
формулаға
қойып,(8),
аламыз
немесе
осыдан
(2.3)
мұнда v – зерттелетін сұйықтың кинематикалық тұтқырлығы; v0 – судың кинематикалық тұтқырлығы; τ – зерттелетін сұйықтың аяқталу уақыты; τ0 – судың өту уақыты.
Құрылғының тұрақтысын белгілейік
(2.4)
Онда (2.3) формула келесі түрге келеді
v = А·τ. (2.5)
Зертханалық вискозиметр сорпаның тұтқырлығын анықтау үшін пайдаланылады. Әрекет етуінің принципі бірдей температуралар мен қысымда капиллярлардағың бірдей қималарында сұйықтардың өту жылдамдықтары осы сұйықтардың тұтқырлығына тәуелділігіне негізделген.
Пуазейль формуласынан көрініп тұрғандай, бірдей капиллярлар бойынша уақыттың бірдей аралықтары арасында сұйықтардың көлемдері осы сұйықтардың тұтқырлықтарына кері пропорционалды
Зертханалық вискозиметр бөлшектенген А1 және А2 капиллярлардан тұрады (сурет 2.2).
