- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
- •ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ВОДЫ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание установки
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
- •Принцип действия вискозиметра и его устройство
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ КВАЗИЛИНЕЙНЫМ МЕТОДОМ
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Конструкция лабораторной дилатометрической установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литература
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИРАЩЕНИЯ ЭНТРОПИИ ПРИ ПЛАВЛЕНИИ ОЛОВА
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литература
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы*
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
- •Экспериментальная установка для исследования эффекта Холла в полупроводниках
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ МАГНЕТИКОВ
- •Краткие теоретические сведении
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список лшературы
- •ИЗУЧЕНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЗАМКНУТОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
- •Краткие теоретические-сведения
- •Описание установки
- •ИЗУЧЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЗАМКНУТОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ С ПОМОЩЬЮ МИКРОИНТЕРФЕРОМЕТРА ЛИННИКА
- •Принцип действия и описание прибора
- •Описание прибора
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
- •ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание установки и метода измерений
- •СОДЕРЖАНИЕ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ КАПИЛЛЯРНЫМ ВИСКОЗИМЕТРОМ
Цель работы: ознакомиться с одним из методов определения коэффициента вязкости жидкости.
Приборы и принадлежности: вискозиметр Пинкевича, термометр, секундомер.
Краткие теоретические сведения
Одной из важнейших характеристик жидкости является ее вязкость. Вязкость жидкости характеризует те силы внутреннего трения, которые
имеют место, когда отдельные слои жидкости |
A Z |
||
движутся с разными скоростями. Иначе, когда /. |
^ |
||
одни слои жидкости движутся относительно |
|
||
других (например, при движении жидкости по |
:__________ |
||
трубе). На |
рис. 1 показано |
распределение |
— ----------v |
скоростей относительно трубы, |
на рис. 2 - сами |
||
условно выделенные слои, движущиеся со |
|
||
скоростями щ |
и v2 = vx+ Az). Именно между |
|
такими слоями и возникают силы трения. Механизм появления этих сил можно представить следующим образом. В результате теплового
движения молекулы жидкости переходят из одного слоя в другой, перенося при этом и импульс упорядоченного движения. При этом импульс упорядоченного движения слоя, который движется быстрее, уменьшается, а импульс слоя с меньшей скоростью увеличивается, т.е. слой с большей скоростью тормозится, а слой с меньшей скоростью ускоряется. А это и означает, что между слоями возникают силы внутреннего трения.
Опыт показал, |
что сила |
внутреннего трения зависит от величины |
|
о |
жидкости |
Ди . |
|
поверхности слоев S |
|
и от градиента скорости жидкости — (в |
Az
направлении, перпендикулярном скорости):
Av
Az ’
Коэффициент пропорциональности r| называется динамической вязкостью (коэффициентом вязкости жидкости). [г|] = Па-с. Следовательно,
Az
Таким образом, коэффициент вязкости численно равен силе внутреннего трения, приходящейся на единицу площади при градиенте скорости, равном единице.
Кроме динамической вязкости, часто используется так называемая кинематическая вязкость v = г|/р, где р - плотность.^v] = м2/с.
Вязкость жидкостей уменьшается с повышением температуры по закону
Ц - 7ое*г |
(2) |
где г|0 - некоторая константа, характеризующая данную жидкость; IV- |
|
энергия активации; к - коэффициент Больцмана; Т - |
термодинамическая |
температура. |
|
Жидкости, занимая по своим свойствам промежуточное положение между газом и твердыми (кристаллическими) телами, занимают промежуточное положение и в расположении молекул: у них наблюдается так называемый ближний порядок. Это означает, что по отношению к любой частице расположение ближайших к ней соседей является упорядоченным. Каждая молекула в течение некоторого времени колеблется около определенного положения равновесия. Время от времени молекула скачком перемещается в новое положение равновесия. Для этого молекула должна иметь некоторый запас энергии. Эта избыточная энергия, которую должна иметь молекула, чтобы перейти из одного равновесного состояния в другое, и называется энергией активации. С повышением температуры частота таких скачкообразных перемещений возрастает, вследствие чего вязкость жидкости уменьшается.
Методика определения энергии активации по зависимости энергии активации от температуры состоит в нижеследующем. Логарифмируем
уравнение (2): |
|
In r| = In 1 1,, + tga _1_ |
(3) |
Т |
|
где tg a = — . Строим график зависимости (3), |
из которого определяем |
угловой коэффициент tga. Энергия активации И' - k tga.
Принцип действия вискозиметра и его устройство
Вискозиметр - прибор для измерения коэффициента вязкости жидкости. Есть несколько видов вискозиметров. В нашей работе используется так называемый капиллярный вискозиметр (Пинкевича). Здесь вязкость жидкости оценивается по времени истечения жидкости из узкого каналакапилляра. Пусть жидкость течет по капиллярной
трубке длиной /? и радиусом R. Скорости движения частиц жидкости по сечению трубки разные (см. рис. 1). Пусть v - скорость течения жидкости на расстоянии г от оси капилляра. Выделим в жидкости элементарный цилиндрический объем радиуса г толщины dr (рис. 3). Согласно формуле (1) сила внутреннего трения, действующая на боковую поверхность цилиндра,
Flp = - ^ 2 7 t ,^ .
При установившемся движении эта сила |
|
уравновешивает силу, связанную с разностью |
|
давлений (Др) между основаниями цилиндра, т.е. |
|
-т \2пг£— = Дряг2 |
Рис. 3. Расчетная схема |
dr |
|
Отсюда следует, что |
|
_ d i? = -^ -rd r. 2л I
Интегрируем последнее уравнение, учитывая условие прилипания:
О R а
-fdi>= f - ^ - rd r,
иполучаем закон распределения скоростей по сечению (см. рис. 1):
, = АР_(*а_г2).
Объем жидкости, протекающей в единицу времени кольцеобразное сечение трубки радиуса г и ширины dr (см. рис. 3),
dV. = |
vlnrdr = - ^ - ( R 2 - r 2)2nrdr |
|
1 |
Лт\Г |
] |
Следовательно,
(4)
через
V, = \dV, = Г - ^ - ( я 2 - r2)liirdr = %R-^ .
Выражение (5) называется формулой Пуазейля.
За время t объем жидкости, протекающей через капилляр,