Описание установки
1.Работа, связанная
с определением коэффициента температурного
расширения
выполняется на установке, схема которой
представлена на рис.2.
Установка состоит из: сосуда 1; мерной трубки 3 для сбора расширенной во время нагревания жидкости; термометра 2; трубки 6 с воронкой 5, которая служит расширительным сосудом; электроплитки 7.
Рис. 2.Установка для определения теплового расширения жидкости
2. Для определения плотности исследуемых жидкостей используется ареометр. Ареометр представляет собой удлиненную пустотелую стеклянную трубку (рис.3.),в верхней части которой имеется шкала плотности жидкости. В нижней широкой части ареометра расположена шкала температуры жидкости. Помещенный в сосуд с жидкостью ареометр плавает в вертикальном положении, благодаря грузу в его нижней части. Деление на ареометрической шкале, до которого погружается ареометр, соответствует значению плотности жидкости.
Рис 3. Ареометр
3. Определение
вязкости воды проводится методом Стокса,
для чего в мерный цилиндр плавно
опускается шарик, заданного диаметра
и плотности По секундомеру засекается
скорость
опускания шарика в жидкости. На шарик
действует сила
тяжести
, а также сила Архимеда
и сила Стокса, зависящая от коэффициента
динамической вязкости.
,
т.к.
,
откуда
(8)
Кинематическая вязкость находится по формуле:
,
где
-
плотность материала шарика,
-
плотность воды при данной температуре.
5. Порядок выполнения работы
Ознакомиться с установкой и ареометром.
2. Подготовить журнал по форме (см. журнал наблюдений).
3. Для выполнения работы необходимо при открытом кране 4 заполнить сосуд водой до нулевого деления мерной трубки, затем закрыть кран и измерить температуру воды. Объем воды, налитой в сосуд, следует определить предварительно по мерной колбе. Электроплитка должна включаться в электрическую сеть через автотрансформатор, позволяющий регулировать напряжение, а следовательно, и степень интенсивности нагрева воды.
Отсчёты по шкале мерной трубки, показывающей дополнительный объем воды, полученной в результате нагревания жидкости.
4. Погрузить анемометр в сосуды с жидкостями для определения ее плотности.
5.Определить вязкость воды методом Стокса.
6. Обработка опытных данных Определение коэффициента температурного расширения воды
1. Измерить первоначальный объем жидкости перед нагреванием, и ее начальную температуру.
2. Опыт завершить
при показании термометра 90
3. Определить изменение объема нагреваемой жидкости по показаниям мерной трубки.
4. По формуле
,
определит коэффициент теплового
расширения воды.
5. Сравнить
полученный результат с табличными
данными, (
приложение
№1). Сделать выводы.
6. Результаты показаний ареометра сравнить с табличными данными по ( приложению №2). Определит исследуемую жидкость, сделать выводы.
7.Определит скорость
погружения эбонитового шарика в мерном
сосуде
,
8. По формуле Стокса определить динамическую вязкость жидкости
-
плотность материала шарика =1020
,
-
плотность воды при данной температуре.
8. Определить кинематическую вязкость
,
9. Сравнить результаты с табличными значениями по (приложению№3). Сделать выводы.
Результаты измерений и расчётов Таблица 1.
№ п/п |
Температура воды,
|
Начальный объём
жидкости,
|
Прирост объёма жидкости, |
|
|
начальная |
конечная |
||||
|
|
|
|
|
|
Приложение №1
Коэффициент температурного расширения воды
-
Давление
Температура
40-50
60-70
90-99
0,000422
0,000556
0,000719
Приложение№2