Lucrarea de laborator № 5

În primul caz, forța de tragere a fluidului la mișcarea corpului (de exemplu, forța de rezistență a apei la mișcarea submarinului) este caracterizată de vâscozitate dinamică. Dacă lichidul se deplasează în raport cu solid (de exemplu, pentru apă, benzină, în conducta sau uleiul de sânge în artere și vene), forța de rezistență între două straturi de lichid, mai bine caracterizează viscozitatea cinematică.

Spre deosebire de gaz (în care distanța dintre moleculele și forța de frecare ridicată internă este determinată, în principal prin transferul de impuls (impuls) între straturile de gaz) în lichide, unde distanța dintre molecule este mult mai mică vâscozitate în primul rând datorită interacțiunii moleculare limitarea mobilității moleculelor. Într-un lichid, o moleculă poate pătrunde într-un strat adiacent numai atunci când se formează o cavitate, suficientă pentru ca o moleculă să sară acolo. La formarea cavității ("slăbirea" lichidului) se consumă așa-numita energie de activare a fluxului vâscos. Energia de activare scade odată cu creșterea temperaturii T și o scădere a presiunii P. Acesta este unul dintre motivele scăderii drastice a vâscozității lichidelor cu creșterea temperaturii și creșterea acesteia la presiuni ridicate. Când cavitatea este formată, energia internă a lichidului crește (se încălzește). Aceasta se întâmplă numai atunci când lichidul se mișcă, adică Forțele externe acționează asupra lichidului. Aceasta înseamnă că, datorită prezenței forțelor interne de frecare, energia cinetică a mișcării fluidului devine energia sa internă. Evident, energia mai puțin cinetică a unui lichid este transformată în energia sa internă, cu atât mai puțin rolul vâscozității. Dar energia cinetică a unei anumite cantități de lichid este proporțională cu densitatea sa, iar forța forțelor interne de frecare este proporțională cu viscozitatea dinamică. Prin urmare, influența relativă a vâscozității asupra mișcării unui lichid în raport cu un corp rigid este determinată de cantitate

care se numește vâscozitatea cinetică a lichidului.

Valoarea lui v este mai exactă decât valoarea care caracterizează rolul vâscozității în alte condiții egale. Având în vedere că cantitățile și v pot fi determinate nu numai pentru un lichid, ci și pentru un gaz, luăm în considerare următorul exemplu. La o temperatură de aproximativ 0 ° C, valoarea pentru apă este de aproximativ 100 de ori mai mare decât pentru aer. Aceasta înseamnă că forța de rezistență care apare atunci când un corp rigid se mișcă în apă va fi mult mai mare decât atunci când același corp se mișcă în aer. În aceleași condiții, vâscozitatea cinematică v a apei este de aproape 10 ori mai mică decât vâscozitatea cinematică a aerului, ceea ce înseamnă că forța de rezistență rezultată din debitul de apă printr-o conductă cu diametrul d. va fi mult mai puțin decât atunci când aerul curge prin această conductă.

Forțele de rezistență care rezultă din mișcarea unui lichid într-o țeavă depind nu numai de vâscozitatea lichidului, ci și de natura mișcării acestuia. Un flux de fluid se numește staționar dacă vectorul de viteză al particulelor de fluid în fiecare punct al spațiului ocupat de fluidul curge rămâne constant. Cu alte cuvinte, orice particulă a unui fluid trece printr-un anumit punct al spațiului cu aceeași viteză și viteză în aceeași direcție și aceeași mărime. Pentru un flux staționar, lichidul se mișcă ca în straturi, fiecare strat alunecând în raport cu cel vecin, fără amestecare, iar vectorii de viteză ai tuturor particulelor lichidului sunt paralele cu axa tubului. Acest flux de fluid se numește flux laminar. Pe măsură ce viteza fluidului crește, caracterul stratificat al mișcării lichidului este perturbat și fluxul laminar devine turbulent, în care rezistența la mișcarea lichidului din tub crește brusc. Determinați ce fel de mișcare fluidă va apărea într-o anumită conductă, utilizând un criteriu stabilit experimental numit numărul Reynolds:

In acest studiu, determinarea viscozității cinematice a soluțiilor alcoolice realizate prin măsurarea timpului de curgere a lichidului dintr-un viscozimetru capilar prin acțiunea gravitației. fluid laminar în viscozimetru diferență mică de presiune este prevăzută la capetele tuburilor capilare și diametrul său mic.

Luați în considerare mișcarea lichidului (figura 1) de-a lungul lungimii capilare sub acțiunea diferenței de presiune și la capetele superioare și inferioare ale tubului. În fluxul laminar al unui lichid (de exemplu, apă), viteza mișcării direcționate a tuturor particulelor situate la aceeași distanță față de axă va fi aceeași.

Din cauza prezenței fricțiunii interne, partea centrală a fluidului, cea mai mică viteză egală cu zero, va avea cea mai mare viteză, o parte a fluidului care intră în contact cu peretele tubului. Viteza medie a straturilor de fluid este determinată de Legea Poiseuille

unde u # 45; vâscozitatea cinematică și timpul de curgere al lichidului standard (de referință) prin capilar. Prin urmare, de la (9) și cunoscând viscozitatea cinematică a lichidelor de referință în timpul trecerii sale prin capilar și timpul de trecere prin tubul capilar al aceluiași volum de lichid probă poate fi determinată vâscozitatea cinematică a acestuia din urmă.

viscozimetru Ostwald capilară (vezi. fig. 2 de pe pagina următoare.) Este un tub de sticlă în formă de U, extensie a genunchiului larg AB care se termină la partea de jos KDG S. Alt genunchi K. Capilarele constă în care se încheie în partea superioară a extensiei D și G.

Un tub de cauciuc E cu un perete F este pus pe un tub scurt B. Prin orificiul A, cu o pâlnie, un anumit volum de lichid de testare este turnat în cotul lat la nivelul b. Apoi, închizând gaura degetul A. comprimat bec de cauciuc F și lichidul distilat din extensia C la expansiunea D și G. De îndată ce o parte din lichid se transformă în expansiune G. distilare a fost terminată lichid. Apoi, se observă curgerea lichidului prin capilarul K de la genunchiul stâng spre dreapta. În momentul în care meniscul trece prin marca t. Includeți un cronometru și, în momentul trecerii semnalului, opriți cronometrul.

Ordinea de executare a muncii

1. Turnați un anumit volum de apă în viscozimetru și măsurați de trei ori timpul de curgere a acestuia prin capilarul vâscozimetrului. Find.

2. Folosind valoarea tabelară pentru apă la temperatura aerului care se află în prezent în laborator, calculați constanta instrumentului.

3. Se toarnă apa din viscozimetru, alternativ turnat în ea de diferite concentrații de soluții de alcool C și momentul apariției acestora.

4. Formula determină vâscozitatea cinematică a fiecărei soluții.

5. Construiți programul

Întrebări pentru autocontrol

1. Ce caracterizează viscozitatea dinamică a unui lichid?
2. Ce caracterizează vâscozitatea cinematică a unui lichid?
3. Care este cauza fizică a fricțiunii vâscoase în lichide și gaze?
4. Care este ideea metodei de determinare a vâscozității cinematice a unui fluid utilizat în viscozimetrul Ostwald?
5. Care sunt elementele cheie ale acestui viscozimetru?
6. Care este scopul prelungirii C într-un viscozimetru?
7. Ce tipuri de fluide sunt cunoscute pentru tine? În care lichid (ideal sau real) sunt observate?
8. Care este numărul Reynolds și la ce se utilizează?
9. Scrieți și ilustrați formula Poiseuille. care descrie curgerea unui fluid vâscos printr-un canal cu o secțiune transversală circulară.
10. Care este rezistența hidraulică și care este dependența ei de raza secțiunii canalului?
11. Care este distribuția vitezei unui fluid ideal în secțiunea transversală a canalului? Explicați răspunsul.
12. Presiunea din secțiunea transversală a fluxului unui lichid real variază? Cum și de ce?

Articole similare

• Schimbul de proiecte de curs și de diplomă (scris la teza de teza, teza, cursuri

• Schimbul de proiecte de curs și de diplomă (scris la teza de teză, teză, cursuri 3

• Calcularea costului forței de muncă și a costului calculelor de lucru - construcție

Trimiteți-le prietenilor: