Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2014.pdf
Скачиваний:
120
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
2.61 Mб
Скачать

- капиллярный вискозиметр [портативная лаборатория «Капелька» (см. рис.2), прибор 4];

- секундомер; - линейка; - термометр.

В вискозиметре Стокса и в капиллярном вискозиметре в качестве исследуемой жидкости используется моторное масло М-10.

1.3.1. Определение вязкости вискозиметром Стокса

В скоз метр Стокса – это прибор, используемый для опреде-

С

 

ления к немат ческой вязкости жидкости.

В скоз метр Стокса представляет собой цилиндрическую ём-

кость, заполненную

сследуемой жидкостью, и шарик. В основу ме-

тода положено определение времени прохождения шариком рас-

стоян я между

в при оре. Шарик должен падать по оси

метками

ёмкости без сопр косновения со стенками.

Порядокбвыполнения ра оты:

1. Линейкой измерить расстояние l между метками в приборе. 2. Перевернуть планшет портативной лаборатории «Капелька» в

вертикальной плоскости на 180°.

3. Секундомером зафиксировать время прохождения шариком

расстояния l между метками в приборе. Опыт выполнить три раза.

А

4. Вычислить опытное значение кинематической вязкости ν

исследуемой жидкости.

 

5. Сравнить опытное значение кинематической вязкости ν со

справочным значением кинематической вязкости ν*.

 

Д

Обработка опытных данных

Вязкость – способность жидкости оказывать сопротивление ка-

сательным усилиям, стремящимся сдвинуть одни частицы жидкости

по отношению к другим.

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

Кинематическая вязкость жидкости вычисляется по формуле

 

 

 

ш

 

 

 

 

 

gtd 2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8)

18l 43,2l

d

 

,

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где g – ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с2); t – среднеариф-

10

метическое значение времени прохождения шарика между метками по результатам трёх опытов; d – диаметр шарика; ρш – плотность материала шарика; ρ – плотность исследуемой жидкости; D – внутренний диаметр цилиндрической ёмкости.

С

 

 

 

 

 

Таблица 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опытные и расчётные данные для определения кинематической

 

 

 

 

 

вязкости вискозиметром Стокса

 

 

 

Вид

l, м

t, с

d, м

ρш, кг/м3

D, м

ρ, кг/м3

ν, м2

ν*, м2

 

жидкости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

 

 

 

 

 

 

1

 

2

3

4

5

6

7

8

9

 

 

Д аметр шар ка и плотность материала шарика указаны на

 

 

 

табл

 

 

 

 

планшете портат вной ла оратории (см. рис. 1). Внутренний диаметр

 

цилиндр ческой ёмкости равен 2 см.

 

 

 

 

 

 

 

выч слен

кинематической вязкости все величины при-

 

вести в международной системе единиц (СИ). Необходимые для рас-

 

чёта и сравнен

я данные занести в

. 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

В выводе привести сравнительный анализ опытного значения кинематической вязкости ν с рекомендуемым (справочным) значением кинематической вязкости ν*(см. табл. П.1.3).

1.3.2. Определение вязкостиДкапиллярным вискозиметром

Капиллярный вискозиметр – это прибор, используемый для определения кинематической вязкости жидкости.

Капиллярный вискозиметр представляет собой ёмкость с капил-

1.Перевернуть планшет портативной лабораторииИ«Капелька» в вертикальной плоскости на 180°.

2.Секундомером зафиксировать время t заполнения исследуемой жидкостью объёма между метками (высотой S) из ёмкости вискозиметра.

3.Вычислить опытное значение кинематической вязкости ν исследуемой жидкости.

11

4.Измерить температуру окружающей среды.

5.Сравнить опытное значение кинематической вязкости ν с рекомендуемым (справочным) значением кинематической вязкости ν*.

С

Обработка опытных данных

 

 

 

Вычислить кинематическую вязкость жидкости по формуле

 

Mt ,

(9)

где M – постоянная прибора (капиллярного вискозиметра),

которая

указана на планшете портативной лаборатории (см. рис. 1); t – время заполнен я сследуемой жидкостью объёма между метками (высо-

той S)

з ёмкости в скозиметра.

 

 

 

Все необход мые для расчёта и последующего сравнения дан-

ные

 

в та л. 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4

 

Опытные

расчётные данные для определения кинематической

занести

 

 

 

 

 

 

 

 

вязкости капиллярным вискозиметром

 

Вид ж дкости

t, с

M, м22

 

ν, м2

T, °C

ν*, м2

 

1

 

2

3

 

4

5

6

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В выводе привестиАсравнительный анализ опытного значения кинематической вязкости ν с рекомендуемым (справочным) значени-

1.Какими приборами можноДвоспользоваться для определения кинематической вязкости жидкости?

2.На чём основан метод определения кинематическойИвязкости вискозиметром Стокса?

3.На чём основан метод определения кинематической вязкости капиллярным вискозиметром?

4.Зависит ли кинематическая вязкость жидкости от плотности материала шарика в вискозиметре Стокса?

5.Зависит ли кинематическая вязкость жидкости от времени прохождения шарика между метками в вискозиметре Стокса?

6.Какая величина в формуле (8) реально влияет на значение кинематической вязкости жидкости?

7.Зависит ли кинематическая вязкость от времени заполнения исследуемой жидкостью объёма между метками вискозиметра?

12

8. Изменится ли кинематическая вязкость при увеличении температуры жидкости?

9. Изменится ли кинематическая вязкость при уменьшении температуры жидкости?

10. У каких жидкостей кинематическая вязкость меньше, чем у

С1. Измер ть г дростатическое давление (г.с.д.) в трёх точках, заглублённых на разл чную величину под свободную поверхность

моторного масла?

1.4. Экспер ментальное подтверждение закона Паскаля

Цель работы:

жидкости Пр борынструменты: установка из компьютерной версии

.

2. Подтверд ть на основании опытных данных действие закона

Паскаля.

«Виртуальный практ кум» для измерения гидростатического давления и экспер ментального подтверждения закона Паскаля (схема представлена на рис.А3).

Установка (см. рис. 3) представляет собой металлический ци-

линдр 1, частично заполненный водой, уровень которой измеряется водомерной тру кой 2 по мерной шкале 3. В трёх точках, заглублённых под свободную поверхность жидкости (воды), подключены пружинные манометры 4.

можно подавать сжатый воздух.ДВ крышке металлического цилиндра имеется предохранительный клапан, отрегулированный на давление

Манометр – это прибор, измеряющий избыточное гидростати-

ческое давление.

500 кПа.

В пространство над свободной поверхностью компрессором 5 И

При переходе к разделу «Проведение опыта» на экране компью-

тера появляются дополнительные элементы: вентиль 6, предназначенный для сброса избыточного гидростатического давления на свободной поверхности жидкости в цилиндре и вентиль 7 для подачи сжатого воздуха от компрессора. Также обозначены точки присоединения манометров к цилиндру (1, 2, 3) и соответственно манометры М1, М2, М3.

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Схема установки для экспериментального

 

 

 

 

 

 

подтверждения закона Паскаля:

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

1 – металлическая колонна; 2 – водомерная трубка; 3 – мерная шкала;

 

 

 

 

 

 

4 – механическийАманометр; 5 – воздушный компрессор

 

 

 

Порядок выполнения работы:

 

 

 

 

 

1.

Открыть вентиль 6 для обеспечения атмосферного давления

на свободной поверхности жидкости.

И1

 

 

 

 

 

2.

Измерить по шкале 3 водомерной трубки 2 глубины погруже-

ния точек, расположенных в металлическом цилиндре h2, h3.

 

 

 

3.

Измерить превышение оси вращения стрелки манометров М1,

М2

и М3 над точками их подключения соответственно y1, y2 и y3.

 

 

 

4.

Снять показания манометров М1, М2, М3 соответственно pM ,

 

pM

2

, pM

3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Закрыть вентиль 6 и открыть вентиль 7.

6.Включить компрессор 5 для подачи сжатого воздуха в ци-

линдр. Довести избыточное поверхностное давление p0изб до величины, указанной преподавателем, после чего компрессор отключить.

14

 

7.

Снять

показания манометров М1, М2, М3

соответственно

pM

* ,

pM

* ,

pM

* .

 

 

1

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

Обработка опытных данных

 

 

Закон Паскаля: поверхностное давление передаётся во все точки

С0

 

жидкостной системы без изменения.

 

 

Основное уравнение гидростатики: абсолютное (или полное) гид-

ростат

ческое давлен е pA складывается из поверхностного давления

и весового.

 

 

 

ния

 

 

 

 

 

 

pA p0 ghA ,

(10)

где

p

поверхностное давление (давление на свободной поверхно-

сти жидкости); ghA весовое давление (вес столба жидкости высотой

hA с площадью поперечного сечения, равной единице); ρ – плотность

ках 1, 2, 3свободнуюпри атмосферном давлении на поверхности (открытие

жидкости; g – ускорен е сво одного падения; hA – глубина погруже-

точки, которой определяется абсолютное гидростатическое дав-

ление, под

поверхность.

Все выч слен я выполнить в международной системе единиц. 1. Вычислить из ыточное гидростатическое давление p в точ-

где h – глубина погруженияАданной точки под свободную поверхность. Точка 1 находится на свободной поверхности, следовательно,

вентиля 6) по формуле

 

p gh,

(11)

глубина h1 = 0.

Д

 

 

 

 

2.

Вычислить избыточное гидростатическое давление p* в точ-

ках 1, 2, 3 после остановки компрессора по формуле

 

 

 

p* pM gy.

 

(12)

3.

Определить приращение избыточного

гидростатического

давления ∆p в точках 1, 2, 3:

 

 

 

 

 

p p * p .

 

(13)

4.

Сравнить вычисленные приращения г.с.д. в точках 1, 2, 3 и

сделать вывод о подтверждении действия законаИПаскаля.

Контрольные вопросы

1.О чём гласит закон Паскаля?

2.Какое гидростатическое давление считается абсолютным и как оно определяется?

3.Что измеряет манометр?

15

4. Какое гидростатическое давление считается весовым и как оно определяется?

5. Какое гидростатическое давление считается избыточным и как оно определяется?

6. Зависит ли величина гидростатического давления от глубины

С8. Каковы ед н цы измерения гидростатического давления в И?

погружения точки под свободную поверхность в металлическом цилиндре установки?

7. Измен тся ли збыточное гидростатическое давление в точках 1, 2, 3 лабораторной установки, если в металлическом цилиндре

системе перимента бот з ыточного гидростатического давления в конкретных

заменить ж дкость?

9. Какова бесс стемная единица измерения г.с.д?

10. Отл чаются ли показания манометров при проведении экс-

точках?

А Д И

16

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]