Содержание отчета.

В отчете должны содержаться:

1. Название работы

2. Цель работы

3. Краткое теоретическое обоснование (понятие поверхностного натяжения, коэффициент поверхностного натяжения, единицы измерения и физический смысл, поверхностно-активные и поверхностно-неактивные вещества)

4. Схема прибора для измерения σж

5. Индивидуальное задание

6. Таблица измерений и расчетов (расчеты приводятся под таблицей)

7. График σж = f(c) и вывод о природе выданного вещества

Контрольные вопросы

1.Понятие поверхностного натяжения

2. Коэффициент поверхностного натяжения, единицы измерения и физический смысл

3. Поверхностно-активные и поверхностно-неактивные вещества

4. Схема и принцип работы сталагмометра

5. Сущность метода счета капель

Лабораторная работа № 2 Практическое определение вязкости жидкости

Цель работы :

Определить вязкость жидкости при помощи вискозиметра и построить график зависимости вязкости от температуры: μ = f (tºC)

Теоретическое обоснование

Вязкостью или внутренним трением называют сопротивление, возникающее внутри жидкости при перемещении одних слоев относительно других.

^{Рассмотрим простейший случай истечения жидкости по узкой трубке, когда все слои движется параллельно друг другу ( см. рисунок 1).}

1

2

3

4

3

2

1

Рисунок 1. Схема перемещения слоев жидкости при истечении

^{Условно разделим жидкость, протекающую по трубке на ряд слоев и рассмотрим их движение. Слой жидкости 1, прилегающий к стенке трубки, смачивает ее и является неподвижным. Следующий за ним слой 2, перемещаясь, испытывает сопротивление неподвижного слоя 1. Между ними возникает трение . Чем ближе к оси трубки, тем скорость слоев становится больше. Слой 4, движущийся по оси трубки, обладает наибольшей скоростью.}

^{Таким образом, скорости перемещения слоев жидкости при ее истечении по трубке распределяются по параболе.}

^{Величина вязкости (внутреннего трения) характеризуется коэффициентом динамической вязкости или внутреннего трения μ (чаще его называют просто вязкостью). Физический смысл этого коэффициента можно вывести из формулы Ньютона:}

^dv

^{F = μ ——— S,}

^dx

^где:

^{F – сила трения в ньютонах, возникающая между двумя слоями жидкости площадью S, м², при перепаде скорости dv/dx, м/сек, на расстоянии 1 м.}

^{Если принять S = 1 м² и dv/dx = 1 м/сек на 1 м, то F =μ. Таким образом коэффициент вязкости равен силе трения в ньютонах, которая возникает между слоями жидкости площадью 1 м² при перепаде скорости между ними 1 м/сек на 1 м.}

^{Размерность коэффициента вязкости в системе СИ: Н•сек⁄м² или Па•сек, в системе СГС: пуаз, 1пз = 0,1 Па •сек, 1спз(сантипуаз) = 0,01 пз = 0,001 Па•сек.}

^{Наряду с динамической вязкостью часто в расчетах используют величины кинематической вязкости ν :}

^μ

^{ν = ——}

^ρ

^{где ρ – плотность жидкости или газа.}

^{Размерность ν: м²/сек.}

^{Величина, обратная вязкости называется текучестью.}

^{Вязкость жидкостей и газов зависит от их природы, температуры и давления. Вязкость растворов зависит также от их концентрации.}

^{Вязкость жидкостей и растворов находят по времени истечения τ под давлением p объема жидкости v через капилляр радиуса r и длиной ℓ.}

^{Связь между этими величинами дается формулой Гагена – Пуазейля:}

^{π r¹ p τ}

^{μ = ———— (1)}

^{8 v ℓ}

^{Время истечения τ можно найти с помощью вискозиметра, простейший тип которого представлен на рисунке 2.}

^{а в}

^А

^С

^В

^К

^{Рисунок 2. Капиллярный вискозиметр}

^{Он имеет вид U-образной трубки. В колене а имеется расширение с двумя метками А и В, которое переходит в капилляр К. В колено в наливают некоторое количество исследуемой жидкости, а затем ее засасывают в колено а выше метки А. С помощью секундомера несколько раз определяют время истечения объема жидкости, заключенного между метками А и В. Находят среднюю величину времени истечения и рассчитывают абсолютное значение коэффициента вязкости, подставив все опытные величины и постоянные для прибора значения r, v и l, а также давление, под которым истекала жидкость, в уравнение Гагена – Пуазейля.}

^{Чаще определяют коэффициент вязкости по отношению к какой-либо эталонной жидкости, например воде. Для этого после измерения τж также находят время истечения дистилированной воды в том же вискозиметре.}

^{Применяя формулу (1) для исследуемой жидкости и воды, получим}

^{π r¹ pж τж}

^{μж = ——--------—— (2)}

^{8 v ℓ}

^{π r¹ pв τв}

^{μв = ——---------—— (3)}

^{8 v ℓ}

^{Разделив (2) на (3), получим:}

^{μж pж τж}

^{—— ═ ———}

^{μв рв τв}

^{Поскольку обе жидкости протекают под действием собственной тяжести, то соотношение давлений можно заменить соотношением плотностей. Тогда:}

^{μж ρж τж}

^{—— ═ ———}

^{μв ρв τв}

^{Отсюда:}

^{pж τж}

^{μж ═ ——— • μв (4)}

^{рв τв}

^{Величины pж, τж, τв находят опытным путем при постоянной температуре, μв и рв для той же температуры находят из таблиц.}