1.3.3. Определение вязкости вискозиметром Стокса

Этот метод определения вязкости основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы. При движении шара плотностью ρ_ш и диаметром d в вертикальной трубе диаметром D, которая заполнена исследуемой жидкостью с плотностью ρ, на него действуют три силы: сила тяжести G = , архимедова подъёмная сила R = и сила сопротивления, экспериментально установленная Стоксом, F = 3πνdρV, (где: ν – кинематический коэффициент вязкости; V - скорость шарика). При равномерном движении шара

G = R + F или = + 3πνdρV,

V = l / τ,

откуда

ν = gd²τ(ρ_ш/ρ – 1)/18l[1 + 2,4(d/D)],

где: τ – время прохождения шариком расстояния l.

Выражение в квадратных скобках (коэффициент стеснения) учитывает влияние стенок трубы и шарика на его скорость и коэффициент сопротивления.

В ходе выполнения работы выполнить следующие операции.

1. Повернуть устройство №1 в вертикальной плоскости на 180º и зафиксировать секундомером время τ прохождения шариком расстояния между двумя метками в приборе 3 . Шарик должен падать по оси емкости без соприкосновения со стенками. Опыт выполнить три раза, а затем определить среднеарифметическое значение времени τ.

2. Вычислить опытное значение кинематического коэффициента вязкости жидкости ν = gd²τ(ρ_ш/ρ – 1)/18l[1 + 2,4(d/D)].

Где g – ускорение свободного падения; d,D - диаметры шарика и цилиндрической емкости; ρ, ρ_ш,- плотности жидкости и материала шарика. Величины ρ_ш и d приведены на установке № 1, ν и ρ берутся из таблицы 1.1.

3. Сравнить опытное значение коэффициента вязкости ν с табличным значением ν* (см. табл.1.1). Значения величин свести в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

Вид жидкости	ρ, кг/м3	τ, с	l, м	d, м	D, м	ρш, кг/м3	м2/с	м2/с
М-10					0,02

1.3.4. Измерение вязкости капиллярным вискозиметром

Этот метод определения вязкости основан на наблюдении над расходом жидкости, проходящей через калиброванную капиллярную трубку. При ламинарном режиме течения жидкости в капилляре допустимо применять закон продольного внутреннего трения, установленный Ньютоном. Отсутствие влияния стенок на потери напора на трение, которое обусловлено прилипанием жидкости к стенкам капилляра, позволяет исследовать трение жидкости о жидкость, а не жидкости о стенку. Потери напора в этом случае прямо пропорциональны вязкости жидкости и определяются по формуле Пуазейля – Гагена:

h_тр = 32νlv_ср/gd².

Измеряя прошедшее через капиллярную трубку за время τ количество жидкости W и падение давления (p₁ – p₂) на участке длиной l, можно найти кинематическую вязкость жидкости ν по формуле:

ν = [πr⁴(p₁ – p₂)/8lWρ]τ

или

ν = Мτ,

где: М – постоянная прибора ( приведена на устройстве № 1). τ

В ходе выполнения работы выполнить следующие операции.

1. Перевернуть устройство № 1 (см. рис. 1.1) в вертикальной плоскости и определить секундомером время τ истечения через капилляр объема жидкости между метками (высотой S) из ёмкости вискозиметра 4 и температуру t по термометру 1.

2. Вычислить значение коэффициента кинематической вязкости ν = Мτ и сравнить его с табличным значением ν^* (см. табл. 1.1). Данные свести в таблицу 1.5.

Таблица 1.5

Вид жидкости	M, м2/с2	τ, с	10 , м2/с	τ, 0C	м2/с
М-10