Порядок выполнения работы. Задание 1. Определить коэффициент динамической вязкости глицерина при комнатной температуре.

Задание 1. Определить коэффициент динамической вязкости глицерина при комнатной температуре.

1. Измерить штангенциркулем диаметр шарика в различных местах.

2. Опустить шарик по центру цилиндра с глицерином. При прохождении им верхний метки на цилиндре включить секундомер и выключить его при прохождении шариком нижней метки. Такие измерения выполнить с пятью различными шариками. Данные занести в табл. 1.

Таблица 1.

i	D, мм	t, с	h, м	h, Па×с	Dh, Па×с

 

3. По результатам каждого измерения вычислить значение коэффициента динамической вязкости по формуле (18), полученной из (17) путем замены R на D/2, на h/t (h – расстояние между метками на цилиндре):

. (18)

4. Вычислить среднее значение вязкости <h>, абсолютную ошибку Dh, относительную погрешность измерения вязкости e.

5. Записать конечный результат в виде h = (<h>±Dh).

Задание 2. Определить температурную зависимость коэффициента динамической вязкости глицерина и вычислить энергию активации.

1. Измерить штангенциркулем диаметр D всех шариков, выданных преподавателем.

2. С разрешения преподавателя включить нагреватель термостата кнопкой К₁ и насос кнопкой К₂.

3. При различных температурах измерить время падения шарика. При каждой температуре опыт проводится один раз. Интервал температур и количество опытов задается преподавателем. (Ориентировочные данные - проводить измерения через 5°С от комнатной температуры до 50°С).

4. Вычислить коэффициент динамической вязкости при различных температурах по формуле (18).

5. Заполнить табл. 2, построить график зависимости h = f(t°С).

Таблица 2.

i	<D>, м	t, °C	t1, °C	h, Па×с	1/T×103, 1/K	lnh

 

Прологарифмировав выражение (4):

 

(19)

 

6. Построить график зависимости (19) в координатах , (1/T)10³.

7. Вычислить угловой коэффициент прямой (19) по формуле:

 

где и - произвольные значения точек на оси абсцисс, разделенных на 10³, а и – соответствующие значения на оси ординат.

8. Найти энергию активации молекул глицерина по формуле:

.

Контрольные вопросы

 

1. Напишите закон Ньютона для силы внутреннего трения и поясните все величины, входящие в него.

2. В каких единицах измеряется коэффициент динамической вязкости, и какую размерность он имеет?

3. Как изменяется h с изменением температуры в газах и жидкостях? Чем объясняется различный характер этих зависимостей?

4. При каких условиях движение жидкости будет ламинарным?

5. Применив метод размерности, выведите формулу Стокса (при затруднении вывода см. [3] или [5]).

6. Опишите характер движения шарика в глицерине.

7. Какую величину называют временем релаксации? Как она изменится для шарика: а) при увеличении вязкости жидкости? б) при увеличении размера шарика?

8. Запишите уравнение движения шарика в глицерине.

9. Как определить положение верхней метки на цилиндре? От каких величин она зависит?

10. Как изменится характер движения шарика, если до вхождения в глицерин он будет иметь скорость, отличную от нуля? Изобразите для этого случая зависимость .

11. Выведете расчетную формулу для h, для W.