Определение вязкости вискозиметром Стокса

Измерение плотности жидкости ареометром

Определение коэффициента теплового расширения жидкости

Порядок выполнения работы

Термометр 1 имеет стеклянный баллон с капилляром, заполненные термометрической жидкостью, и шкалу. Принцип его действия основан на тепловом расширении жидкостей. Варьирование температуры окружающей среды приводит к соответствующему изменению объема термометрической жидкости и ее уровня в капилляре. Уровень указывает на шкале значение температуры.

Коэффициент теплового расширения термометрической жидкости определяется в следующем порядке на основе мысленного эксперимента, т.е. предполагается, что температура окружающей среды повысилась от нижнего (нулевого) до верхнего предельных значений термометра и уровень жидкости в капилляре возрос на величину l.

1. Подсчитать общее число градусных делений DТ в шкале термометра и измерить расстояние l между крайними штрихами шкалы.

2. Вычислить приращение объема термометрической жидкости DW =p r²l, где r - радиус капилляра термометра.

3. С учетом начального (при 0 ^ОС) объема термометрической жидкости W найти значение коэффициента теплового расширения b_Т= (DW/W) / DT и сравнить его со справочным значением b^*_Т (табл. 1.1). Значения используемых величин занести в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

Вид жидкости	r, см	W, см^3	DТ, ^ОС	l, см	DW, см^3	bТ, ^ОС^-1	b^*Т, ^ОС^-1
Спирт

Ареометр 2 служит для определения плотности жидкости поплавковым методом. Он представляет собой пустотелый цилиндр с миллиметровой шкалой и грузом в нижней части. Благодаря грузу ареометр плавает в исследуемой жидкости в вертикальном положении. Глубина погружения ареометра является мерой плотности жидкости и считывается со шкалы по верхнему краю мениска жидкости вокруг ареометра. В обычных ареометрах шкала отградуирована сразу по плотности.

В ходе работы выполнить следующие операции.

1. Измерить глубину погружения h ареометра по миллиметровой шкале на нем.

2. Вычислить плотность жидкости по формуле r = 4m/(pd²h), где m и d – масса и диаметр ареометра. Эта формула получена путем приравнивания силы тяжести ареометра G=mg и выталкивающей (архимедовой) силы P_A=rgW, где объем погруженной части ареометра W=(pd²/4)h.

3. Сравнить опытное значение плотности r со справочным значением r^* (см. табл.1.1). Значения используемых величин свести в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

Вид жидкости	m, г	d, см	h, см	r, г/см^3	r^*, г/см^3
Вода

Вискозиметр Стокса 3 достаточно прост, содержит цилиндрическую емкость, заполненную исследуемой жидкостью, и шарик. Прибор позволяет определить вязкость жидкости по времени падения шарика в ней следующим образом.

1. Повернуть устройство № 1 в вертикальной плоскости на 180^о и зафиксировать секундомером время t прохождения шариком расстояния l между двумя метками в приборе 3. Шарик должен падать по оси емкости без соприкосновения со стенками. Опыт выполнить три раза, а затем определить среднеарифметическое значение времени t.

2. Вычислить опытное значение кинематического коэффициента вязкости жидкости

n = g d² t (r_ш/r -1) / [18l + 43.2l (d/D)],

где g – ускорение свободного падения; d, D – диаметры шарика и цилиндрической емкости; r, r_ш - плотности жидкости и материала шарика.

3. Сравнить опытное значение коэффициента вязкости n с табличным значением n^* (см. табл.1.1). Значения используемых величин свести в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

Вид жидкости	r, кг/м^3	t, сек	l, м	d, м	D, м	rш, кг/м^3	n, м^2/с	n^*, м^2/с
М-10					0,02

Примечание.В устройстве № 1 вместо вискозиметра Стокса может быть встроен вискозиметр - плотномер конструкции ТГАСУ, в котором шарик падает с малым зазором в открытой с обоих концов трубке. В этом случае следует: зафиксировать время падения шарика t и перепад уровней жидкости h в цилиндрической емкости и трубке; вычислить значения плотности жидкости r=r_ш/(1+А h) и кинематический коэффициент вязкости n=Вht, где А и В – постоянные прибора.

1.3.4. Измерение вязкости капиллярным
вискозиметром

Капиллярный вискозиметр 4 включает емкость с капилляром. Вязкость определяется по времени истечения жидкости из емкости через капилляр.

1. Перевернуть устройство № 1 (см. рис. 1.1) в вертикальной плоскости и определить секундомером время t истечения через капилляр объема жидкости между метками (высотой S) из емкости вискозиметра 4 и температуру Т по термометру 1.

2. Вычислить значение кинематического коэффициента вязкости n=М t (М - постоянная прибора) и сравнить его с табличным значением n^* (см. табл. 1.1). Данные свести в таблицу 1.5.

Таблица 1.5

Вид жидкости	М, м^2/с^2	t, с	n, м^2/с	T, ^ОС	n^*, м^2/с
М-10

1.3.5. Измерение поверхностного натяжения
сталагмометром

Сталагмометр 5 служит для определения поверхностного натяжения жидкости методом отрыва капель и содержит емкость с капилляром, расширенным на конце для накопления жидкости в виде капли. Сила поверхностного натяжения в момент отрыва капли равна ее весу (силе тяжести) и поэтому определяется по плотности жидкости и числу капель, полученному при опорожнении емкости с заданным объемом.

1. Перевернуть устройство № 1 и подсчитать число капель, полученных в сталагмометре 5 из объема высотой S между двумя метками. Опыт повторить три раза и вычислить среднее арифметическое значение числа капель n.

2. Найти опытное значение коэффициента поверхностного натяжения s = Кr/n (К - постоянная сталагмометра) и сравнить его с табличным значением s ^* (см. табл.1.1). Данные свести в таблицу 1.6.

Таблица 1.6

Вид жидкости	К, м^3/с	r, кг/м^3	n	s, Н/м	s^*, Н/м
M-10

РАБОТА 2. ИЗУЧЕНИЕ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Цель работы. Изучение устройства и принципа действия жидкостных приборов для измерения давления.

Дата добавления: 2014-10-31