Изучение зависимости коэффициента вязкости жидкости от температуры, страница 2

,                                                              (4)

так как с увеличением скорости растет и сила трения. Движение становится равномерным.

Стокс  показал,  что  сила внутреннего трения при малых значениях скорости   пропорциональна   скорости движения шарика  u  и  его  радиусу r:

,                                         (5)

где h - коэффициент вязкости, зависящий от рода жидкости и от температуры.

На основе формул (4) и (5) можно получить следующую формулу для экспериментального определения коэффициента вязкости (подробный вывод этой формулы смотрите в работе 13)

.                                (6)

Здесь r- плотность шарика, r_ж – плотность исследуемой жидкости.

Эта формула Стокса справедлива для случая, когда шарик падает в безграничной среде.

Для промышленного вискозиметра с падающим шариком (используемого в данной работе) с комплектом калиброванных шариков формулу (6) можно упростить, объединив константы с аппаратными параметрами в новой константе K

                  (7)

где t – время падения шарика для расстояния s = 100 мм.

Описание экспериментальной установки.

Установка представляет собой промышленный вискозиметр с падающим шариком. (рис.2). Основная деталь установки – цилиндрическая стеклянная трубка (1), заполненная исследуемой жидкостью, в которую опускается шарик. Трубка помещена в термостат (2) через который прокачивается вода с определенной температурой. Нагрев воды производится в ванне (3) с помощью нагревателя (4). Температуру воды в ванне можно измерять термометром (5), а в термостате – термометром (6). Над ванной находится блок управления (7), с помощью которого включается помпа для прокачки воды из ванны в термостат и устанавливается необходимая  температуры для термостата. Ванна и термостат соединены резиновыми трубками. Термостат с измерительной трубкой может поворачиваться на 180º. При этом повороте шарик оказывается вверху трубки и начинает падать. Работа заключается в измерении времени падения шарика секундомером между двумя рисками, имеющимися на трубке..

Порядок выполнения работы.

1. Проверьте готовность установки к работе. Ванна должна быть заполнена дистиллированной водой (2-5 см от верха ванны). Термостат должен располагаться так, чтобы термометр (6) находился в нормальном положении. Шарик в измерительной трубке уже находится.

2. Измерьте комнатную температуру и проведите измерения при этой температуре. Для этого поверните термостат вокруг горизонтальной оси на 180⁰. Шарик окажется вверху и начнет медленно падать. Измерьте секундомером время падения шарика между двумя рисками на трубке. Повторите эти измерения 5 раз.

3. Включите тумблер на блоке управления. При этом начнет работать помпа и начнется нагрев воды.

4. На блоке управления установите нужную предельную температуру нагрева (50⁰).

5. Когда температура в термостате повысится на 5⁰ выполните измерения, описанные в пункте 2, для этой температуры.

6. Выполните измерения для разных температур с интервалом 5⁰ до максимальной температуры 50⁰.

7. Данные измерений записывайте в таблицу.

t0C	Время падения (в секундах)
	t1	t2	t3	t4	t5	Среднее  t
20
25
30
……..
50

8. По формуле (7) для каждой температуры по средним значениям времени вычислить коэффициенты вязкости h.

В этой формуле плотность шарика r =2,2^.10³кг/м³,   плотность жидкости (вода) r_ж=1000 кг/м³, коэффициент К= 10^-8Па^.м³/кг.

9. Построить график зависимости lnh  от  1/T  (T- температура в градусах Кельвина).

10. По формуле (3) вычислить энергию активации  в расчете на одну молекулу W и в расчете на один моль W_M..