Лабы / Лаб№3
.doc
Лабораторная работа №3
Определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу Пуазейля.
Студентов 1 курса,
7 группы,
Географического факультета
Синкевич Екатерины
Шелюто Артема
Сидоренко Александра
Цель работы: экспериментально определить вязкость воды методом Пуазейля; сравнить с табличными данными; закрепить теоретическое представление о механизмах возникновения внутреннего трения в жидкости; ознакомиться с установкой для проведения измерений; вывести формулу для расчета вязкости жидкости (воды) по методу Пуазейля; определить факторы, влияющие на вязкость жидкости; на основании вышеперечисленного сделать вывод.
Оборудование и принадлежности: установка для проведения измерений, мерный стакан, линейка, секундомер.
Схема установки.
Рис.1
Описание установки
Прибор состоит из широкой стеклянной трубки 3, заканчивающейся капилляром 4 (Рис.1). Исследуемая жидкость в трубку 3 поступает из сосуда Мариотта 2. Через пробку в верхней части сосуда 2 пропущена длинная стеклянная трубка 1. В трубку 3 жидкость поступает равномерно, что позволяет установить её уровень в этой трубке постоянным.
Рабочие формулы:
η- вязкость жидкости, [кг/м∙c]
ρ- плотность жидкости, (ρводы=1000 кг/м³)
g- ускорение свободного падения,(g=9,8 м/с²)
t - время истечения через капилляр объема жидкости V, [c]
V-объем жидкости, [м³]
H- высота столба жидкости в широкой трубке, [м]
l – длина капилляра, [м]
R- радиус капилляра, [м]
Таблица 1. Результаты измерений и вычислений
|
№ п/п |
Н∙10²,м |
t, c |
V∙106,м³ |
l,10²м |
ρ, кг/м³ |
R∙104,м |
η∙104, кг/м∙c |
|
1 |
18 |
43,9 |
50 |
6 |
1000 |
5 |
8,4 |
|
2 |
18,2 |
41,9 |
50 |
6 |
1000 |
5 |
8,1 |
|
3 |
18,1 |
43,2 |
50 |
6 |
1000 |
5 |
8,34 |
|
4 |
17,9 |
42,1 |
50 |
6 |
1000 |
5 |
8,06 |
|
5 |
17,8 |
43,8 |
50 |
6 |
1000 |
5 |
8,4 |
|
<ср> |
18 |
43,0 |
50 |
6 |
1000 |
5 |
8,3 |
Расчет вязкости жидкости (воды) по рабочей формуле:
3,14∙1000 кг/м³ ∙9,8 м/с² ∙43,9с∙(18∙10־²м+6∙10־²м)(5∙10־ м)
η1=
=8,4∙
10־
кг/м∙c
8∙50∙10־ м³ ∙6∙10־²
3,14∙1000 кг/м³ ∙9,8 м/с² ∙41,9с∙(18,2∙10־²м+6∙10־²м)(5∙10־ м)
η2=
=8,1∙
10־
кг/м∙c
8∙50∙10־ м³ ∙6∙10־²
3,14∙1000 кг/м³ ∙9,8 м/с² ∙43,2с∙(18,1∙10־²м+6∙10־²м)(5∙10־ м)
η3=
=8,34∙
10־
кг/м∙c
8∙50∙10־ м³ ∙6∙10־²
3,14∙1000 кг/м³ ∙9,8 м/с² ∙42,1с∙(17,9∙10־²м+6∙10־²м)(5∙10־ м)
η4=
=8,06∙
10־
кг/м∙c
8∙50∙10־ м³ ∙6∙10־²
3,14∙1000 кг/м³ ∙9,8 м/с² ∙43,8с∙(17,8∙10־²м+6∙10־²м)(5∙10־ м)
η5=
=8,4∙
10־
кг/м∙c
8∙50∙10־ м³ ∙6∙10־²
3,14∙1000 кг/м³ ∙9,8 м/с² ∙43,0с∙(18∙10־²м+6∙10־²м)(5∙10־ м)
<
η>=
=8,3∙
10־
кг/м∙c
8∙50∙10־ м³ ∙6∙10־²
Табличное значение вязкости воды(при t=25°C): η=9,1∙10־ кг/м∙c
Физические выводы:
Мы изучили метод Пуазейля, научились определять вязкость воды, используя этот метод, познакомились с установкой для проведения измерений. В результате лабораторной работы мы выяснили, что все жидкости обладают вязкостью или внутренним трением. Вязкость проявляется в том, что возникшее в жидкости движение слоёв после прекращения действия причин, его вызвавших, постепенно прекращается.
Вязкость жидкости зависит от её химического состава, примесей и температуры. Вязкость жидкости обратно пропорциональна температуре.
В ходе работы мы
вывели расчетную формулу:
По этой формуле мы нашли η=8,3∙ 10־ кг/м∙c. Расхождение с табличным
значением связаны с погрешностями, неизбежными при проведении расчетов и измерениях.