Устройство вискозиметра впж–2

Вискозиметр предназначен для определения вязкости прозрачных и летучих жидкостей обладающих небольшим коэффициентом динамической вязкости (эфиры, растворители). Вискозиметр (рис.2) представляет собой: U–образную стеклянную трубу. Одно колено трубки содержит ряд расширений 2,3,7 и имеет капилляр 4. Другое колено представляет собой широкую трубу с резервуаром 8. Сверху и снизу резервуара 3 нанесены метки M₁ и M₂. Обозначим объем между метками V. Если правое колено вискозиметра наполнить исследуемой жидкостью и измерить время истечения жидкости из объема V через капилляр 4, то можно определить коэффициент вязкости η:

.

рис.1 рис.2

В вискозиметрах вместо динамической вязкости удобнее пользоваться кинематической вязкостью – отношением динамической вязкости к плотности жидкости:

,

так как

где g₀ – среднее значение ускорения свободного падения для Земли,

Δh – разность уровней жидкостей в капилляре 4, следовательно .

Отсюда

Для каждого вискозиметра коэффициент является величиной постоянной.

Так как ускорение свободного падения в различных местах Земли различно, вводят коэффициент – поправку g/g₀, где g – ускорение свободного падения в месте измерений в м/с² (g₀=9,807 м/с²).

Тогда кинематическая вязкость жидкости определяется по формуле:

Значение постоянной вискозиметра K задается в паспорте прибора. Таким образом, измерение вязкости при помощи капиллярного вискозиметра основано на определении времени истечения через капилляр определенного объема жидкости из измерительного резервуара 3.

Порядок выполнения работ

1. Надеть на отводную трубку резиновый шланг.

2. Зажав пальцем, колено 5 и перевернув вискозиметр, спустить колено 1 в сосуд с жидкостью и засосать ее с помощью груши до отметки M₂ резервуара, следя за тем, чтобы в жидкости не образовалось пузырьков воздуха.

3. В момент, когда уровень жидкости достигнет отметки M₂, вискозиметр вынуть из сосуда и быстро перевернуть в нормальное положение.

4. Снять с внешней стороны конца колена 1 избыток жидкости и надеть на него резиновую трубку.

5. Вискозиметр установить на термостат так, чтобы резервуар 2 бал ниже уровня жидкости в термостате.

6. После выдержки в термостате не менее 15 мин. При заданной температуре засосать жидкость в колено до одной трети высоты резервуара 2.

7. Сообщить колено 1 с атмосферой и определить время опускания жидкости от отметки M₁ до отметки M₂.

8. Вязкость вычислить по формуле 1 по среднему (из 6–7 измерений) времени истечения жидкости (K=0,09683 мм²/с²).

(1)

3. Вычислить погрешность косвенных измерений (стр.103–105) и относительную погрешность кинематической вязкости жидкости .

4. Сделать соответствующий вывод.

Задачи уирс

1. Найти коэффициент динамической вязкости исследованной жидкости.

2. Используя соотношение коэффициентов динамической вязкости и диффузии, определить коэффициент диффузии этой жидкости.

3. Определить постоянную вискозиметра ВЗ–4 (смотри Лабораторную работу №14).

4. С помощью вискозиметра ВЗ–4 определить марку технического масла.

Контрольные вопросы

1. Что называется вязкостью жидкости?

2. Объясните молекулярно–кинетический механизм вязкости.

3. Почему скорость слоя жидкости, прилегающего к стенкам, равна нулю?

4. Приведите примеры, где можно использовать капиллярные вискозиметры.

5. В каких единицах выражается коэффициент вязкости?

6. Где можно использовать вискозиметры типа ВЗ?

Литература

1. Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1990. – 478с.

2. Кортнев А.В. Практикум по физике. /Кортнев А.В., Рублев Ю.В., Кузнецов А.М.: – М: Высшая школа, 1963. – 516с.

3. Конспект лекций.

Лабораторная работа № 14

Исследование зависимости вязкости от температуры методом Энглера

Цель работы:1.Изучение теории вязкости жидкости.

2.Освоение методики определения вязкости жидкости методом Энглера.

3.Исследование зависимости вязкости полимера от температуры.

4.Проведение УИРС.

5.Вычислить погрешность измерения.

Приборы и принадлежности: Вискозиметр ВЗ–1, секундомер, стальные шарики, микрометр, масштабная линейка, исследуемые жидкости, сосуды, прибор Стокса.

Краткая теория

Описание метода Энглера

Для измерения кинематической вязкости рабочих жидкостей гидроприводов, лакокрасочных материалов применяют метод Энглера – истечение жидкости из цилиндрического резервуара, преходящий в полый конус с соплом. Время жидкости в секундах умноженное на поправочный коэффициент, указанный на корпусе вискозиметра, называют условной вязкостью жидкости.

Отношение этого времени к времени истечения дистиллированной воды при температуре 4⁰C в том же вискозиметре называют вязкостью в градусах Энглера [E⁰], причем:

м²/с.

Влияние температуры на вязкость определяется при помощи уравнения:

,

где ν_t – вязкость при температуре t,

ν₅₀ – вязкость при температуре t = 50⁰C,

n – показатель степени, зависящей от вязкости рабочей жидкости при температуре 50⁰C, определяемый по таблице [(2), стр. 32, табл. 2.1].

Устройство вискозиметра ВЗ–1

Вискозиметр ВЗ–1 (рис.1) представляет собой металлический цилиндрический резервуар, переходящий внизу в полый конус со съемным соплом диаметром 5,4 мм. Резервуар имеет стержень и крышку с двумя отверстиями, одно из которых – для стержня, а другое для термометра. Резервуар установлен и закреплен в центре ванны. Вискозиметр устанавливается на штативе. Время истечения 50 мл испытуемого материала в секундах, умноженное на поправочный коэффициент, является условной вязкостью данного материала. Если поправочный коэффициент данного вискозиметра выразить через постоянную вискозиметра, можно найти динамическую вязкость исследуемой жидкости.