AKADEMIA BYDGOSKA
im. Kazimierza Wielkiego
Wydział Matematyki , Techniki i Nauk Przyrodniczych
LABORATORIUM - FIZYKA
Sprawozdanie:
Temat : Wyznaczanie względnego współczynnika lepkości cieczy
za pomocą lepkościomierza kapilarnego.
Wykonali:
Bydgoszcz 2002
Spis treści:
Cel ćwiczenia
Wiadomości ogólne
Przebieg ćwiczenia
Pomiary i obliczenia
Wnioski
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z działaniem sił między cząsteczkami
czyli tarcia oraz zapoznanie się poślizgiem cieczy o różnych właściwościach i
gęstości.
2. Wiadomości ogólne
Siły oddziaływania między powierzchniami trącymi , gdy powierzchnie te znajdują się w ruchu względem siebie , nazywamy tarciem.
Tarcie wewnętrzne jest wynikiem działania sił między cząsteczkami cieczy i występuje przy poślizgu jednej warstwy cieczy po drugiej. Zostało to nazwane oporem lepkości. Jeżeli po powierzchni cieczy rozlanej w pewnym naczyniu będziemy przesuwali płaską deszczułkę , to napotkamy opór ; pochodzi to stąd ,że warstwy cieczy znajdujące się bliżej deski mają prędkość większą zaś warstwy dalsze - mniejszą.
Na pokonanie tarcia wewnętrznego cieczy trzeba użyć siły:
Δv
F = η __ * S
Δz
gdzie: η - bezwzględny współczynnik lepkości
S - powierzchnia warstwy
Δv/Δz - stosunek zmiany prędkości do odpowiedniej zmiany odległości
warstw ślizgających się.
Natomiast przy przepływie cieczy przez rurki zauważamy poślizg jednych warstw cieczy do drugich , nigdy po ściankach naczynia ponieważ te ścianki pokryte są zawsze cienką warstwą cieczy nieruchomej.
Przepływem cieczy w rurce kieruje prawo Poiseuille'a przedstawione w poniższym wzorze:
π p1 - p2
V = _ * __ r t
8η l
gdzie : V - objętość cieczy
- współczynnik lepkości
r - promień
l - długość
p1 - p2 różnica ciśnień
Objętość V jest proporcjonalna do różnicy ciśnień i czwartej potęgi promienia przewodu , a odwrotnie proporcjonalna do jego długości i bezwzględnego współczynnika lepkości danej cieczy.
3. Przebieg ćwiczenia .
Zestaw narzędzi potrzebnych do przeprowadzenia ćwiczenia:
ciecz wzorcowa
ciecz badana ( borygo )
stoper
lepkościomierz Oswalda
Badamy najpierw wodę jako ciecz wzorcową i w stosunku do jej współczynnika lepkości wyznaczamy współczynnik innych cieczy. Pomiar polega na określeniu czasu przepływu cieczy mija górną kreskę R 1 aż do chwili gdy minie kreskę R 2. W ten sposób znajdujemy czas przepływu wody tw oraz czas przepływu badanej cieczy tc.
A więc wykonujemy pomiary przepływu danej cieczy przez rurkę i mierzymy czas przepływu tej ciecz.
Pomiary i obliczenia.
Δv
F = η * _ * S
Δz
η - bezwzględny współczynnik lepkości
S - powierzchnia warstw
Δv/Δs - stosunek zmiany prędkości do odpowiedniej zmiany odległości warstw ślizgających się.
Tabela pomiarowa
Czas przepływu wody. |
Czas przepływu badanej cieczy |
Współczynnik lepkości |
dw = 0,998 g / cm3 |
dc = 1,05 g / cm3 |
|
Δdw = |
Δdc = |
|
1. 6.89 |
23.07 |
3.51 |
2. 6.92 |
22.88 |
3.48 |
3. 6.98 |
22.75 |
3.43 |
4. 6.87 |
22.87 |
3.50 |
5. 6.86 |
23.87 |
3.51 |
6. 6.91 |
23.00 |
3.50 |
7. 6.82 |
22.08 |
3.56 |
8. 6.87 |
22.86 |
3.50 |
9 6.92 |
22.83 |
3.47 |
10. 6.85 |
22.72 |
3.49 |
|
Wartość średnia |
3.49 |
|
Średni błąd |
0.027 |
5. Wnioski
Głównym celem tego ćwiczenia było zapoznanie się z wyznaczaniem względnego współczynnika lepkości cieczy za pomocą lepkościomierza kapilarnego. Dzięki temu ćwiczeniu zapoznaliśmy się z oporem lepkości tzn. tarciem oraz z różnymi właściwościami cieczy ,które w różnym czasie poruszały się podczas przepływu na wyznaczonym odcinku.