k.s.107, Fizyka 107


Tabela

nr

ćwicz.

107

data:

19.05.

2000

Krzysztof Szczepaniak

Wydział

Budownictwa

Semestr II

Grupa 6

nr lab. 8

prowadzący: dr Wanda Gordon

Przygotowanie:

Wykonanie:

Ocena ostateczna

TEMAT: WYZNACZANIE ZALEŻNOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI OD TEMPERATURY.

We wszystkich płynach rzeczywistych przy przesuwaniu jednych warstw względem drugich występują siły tarcia. Siły te, zwane siłami tarcia zewnętrznego, skierowane są stycznie do powierzchni warstw. Siła tarcia wewnętrznego jest tym większa, im większe jest pole powierzchni S oraz im większy jest gradient prędkości w kierunku prostopadłym do ruchu:

0x01 graphic

0x01 graphic
. (1)

Gradient prędkości 0x01 graphic
jest graniczną wartością stosunku 0x01 graphic
Wielkość 0x01 graphic
, zależną od rodzaju cieczy, nazwamy współczynnikiem tarcia wewnętrznego lub współczynnikiem lepkości. Wymiarem współczynnika lepkości jest 0x01 graphic
. Ciecz ma lepkość jednostkową, jeżeli siła 1 N działająca na powierzchnię 1 0x01 graphic
powoduje spadek prędkości 1 m/s na odcinku z = 1 m.

Wraz ze wzrostem temperatury lepkość cieczy maleje, a lepkość gazów wzrasta.

Ciało stałe poruszające się w cieczy lepkiej doznaje oporu, który powoduje, że jego ruch pod działaniem stałej siły jest jednostajny.

W doświadczeniu wykorzystuje się właściwości ruchu kulki w cieczy lepkiej. Przy małych prędkościach kulki, siła oporu jest bezpośrednio uwarunkowana lepkością cieczy. Według prawa Stokesa siła oporu jest wprost proporcjonalna do prędkości, współczynnika lepkości i promienia kulki.

0x01 graphic
, (2) gdzie: r - promień, v - prędkość kulki.

W ćwiczeniu kulka opada w cieczy pod wpływem siły ciężkości

0x01 graphic
(3) gdzie: 0x01 graphic
- gęstość kulki, g - przyspieszenie ziemskie.

Oprócz wymienionych sił działa także wypór hydrostatyczny

0x01 graphic
. (4)

Wobec tego

0x01 graphic
(5)

Gdy ruch kulki odbywa się w pionowym cylindrze o promieniu 0x01 graphic
, wówczas należy uwzględnić wpływ ścianek cylindra, które powodują wzrost siły tarcia. wówczas równanie (2) ma postać

(6)

W warunkach doświadczenia prędkość wyznaczamy mierząc czas t, w jakim kulka przebywa ustaloną drogę l. Wówczas z równania (5) dla F = 0 możemy wyznaczyć współczynnik lepkości

0x01 graphic

(7)

Do wyznaczenia współczynnika lepkości

wykorzystuje się wiskozymetr Höplera oraz ultratermostat. W wiskozymetrze Höplera, którego budowa jest przedstawiona na rysunku obok, średnica cylindra tylko nieznacznie przekracza średnicę kulki, a sam cylinder ustawiony jest nieco skośnie, dzięki czemu kulka toczy się po ściance cylindra ruchem jednostajnym. Do omawianego przypadku stosuje się również wzór (7), lecz zapisany w postaci:

0x01 graphic
,

gdzie K jest stałą przyrządu wyznaczoną doświadczalnie z pomiaru dla cieczy o znanym współczynniku lepkości.

Cylinder wiskozymetru otoczony jest płaszczem wodnym o regulowanej temperaturze. Obudowa płaszcza wodnego połączona jest przewodami elastycznymi z ultratermostatem, w którym następuje regulacja temperatury wody.

PRZEBIEG ĆWICZENIA

1. Włączyć termostat do sieci i uruchomić silnik pompy.

2. Na termometrze kontaktowym nastawić wartość 0x01 graphic
.

3. Po ustaleniu temperatury zmierzyć pięciokrotnie czas opadania kulki.

4. Przyjmując z tablic współczynnik lepkości w 0x01 graphic
, obliczyć stałą K korzystając ze wzoru (8).

5. Mierzyć czas opadania kulki dla temperatur 0x01 graphic
, co około trzy stopnie. W każdej temperaturze wykonać co najmniej 5 pomiarów.

6. Obliczyć dla każdej temperatury współczynnik lepkości i sporządzić wykres zależności współczynnika lepkości od temperatury.

TABELA POMIARÓW

nr

temperatura

C

czas opadania kulki

[s]

1

2

3

4

5

1

20

36,75

36,95

36,94

35,34

37,05

2

23

32,97

32,57

31,55

32,67

32,10

3

26

27,03

27,35

27,72

27,08

27,50

4

29

21,84

22,03

21,95

21,93

21,97

5

32

18,92

18,89

18,87

18,86

18,84

6

35

17,12

17,22

17,45

17,42

17,37

7

38

12,73

12,68

12,65

12,55

12,58

8

41

10,02

10,12

9,91

9,89

9,93

OBLICZENIA

1.DANE:

masa kulki 0x01 graphic
;

średnica kulki 0x01 graphic
;

gęstość cieczy(gliceryny) 0x01 graphic
;

współczynnik lepkości dla gliceryny w 0x01 graphic
wynosi 0x01 graphic

2. Obliczenia:

gęstość kulki:

Stałą K obliczam z wzoru (8) podstawiając wartość współczynnika lepkości dla gliceryny w 0x01 graphic
oraz średni czas opadania kulki w tej temperaturze.

Tabela obliczeń

l.p.

T

t

dc

dk

K

0x01 graphic
K

0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

wsp. lepkości

0x01 graphic

s

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

1

20

36.85

1.20E+03

7.75E+03

6.84E-07

2.40E-10

1.650124392

1.03E-03

1.6500x01 graphic
0.001

2

23

32.36

1.20E+03

7.75E+03

6.84E-07

2.40E-10

1.449064459

9.56E-04

1.4490x01 graphic
0.001

3

26

27.5

1.20E+03

7.75E+03

6.84E-07

2.40E-10

1.231436113

8.80E-04

1.23140x01 graphic
0.0009

4

29

21.95

1.20E+03

7.75E+03

6.84E-07

2.40E-10

0.982909916

7.93E-04

0.98290x01 graphic
0.0008

5

32

18.86

1.20E+03

7.75E+03

6.84E-07

2.40E-10

0.844541276

7.44E-04

0.84450x01 graphic
0.0008

6

35

17.35

1.20E+03

7.75E+03

6.84E-07

2.40E-10

0.776924239

7.20E-04

0.77690x01 graphic
0.0008

7

38

12.63

1.20E+03

7.75E+03

6.84E-07

2.40E-10

0.565565022

6.46E-04

0.56560x01 graphic
0.0007

8

41

9.91

1.20E+03

7.75E+03

6.84E-07

2.40E-10

0.443899134

6.04E-04

0.44390x01 graphic
0.0007

błąd pomiaru czasu: 0x01 graphic
t = 0.1s

błąd zachodzący przy obliczaniu stałej K

0x01 graphic

0x01 graphic

błąd zachodzący przy obliczaniu współczynnika lepkości:

WNIOSKI

Wyniki doświadczenia potwierdziły fakt, iż współczynnik lepkości dla cieczy maleje wraz ze wzrostem temperatury. Wykres zależności współczynnika lepkości od temperatury wskazuje, iż jest to zależność liniowa. Przyjmując błąd pomiaru czasu równy 0.1 s (dokładność stopera), otrzymujemy tak małe prostokąty błędów, iż nie można ich zaznaczyć na otrzymanym wykresie.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Sprawozdanie 107 - Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury, Fizyka
107 robocza, Fizyka 107
107, Polibuda, II semestr, Fizyka laboratoria, Fizyka- laboratoria, Laborki- (Bob 2k2 2k3)
107-02, Fizyka 107
Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury, 107 , Fizyka 107
Ćw 107 parecki, Politechnika Poznańska (PP), Fizyka, Labolatoria, sprawozdania fizyka
Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury, 107, Fizyka 107
107
finanse przedsiaebiorstw 2311 107, Finanse przedsiębiorstwa UG
107
107 108 607 pol ed01 2007
107
3 (107)
107
107 Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury

więcej podobnych podstron