cw14ai , Nr ćwiczenia


Nr ćwiczenia

Nr zespołu

Data wykonania

14

2

6. 05. 1998 r.

WIEiK

Wyznaczanie współczynnika

Ocena

Podpis

Grupa 12A

Lepkości dynamicznej cieczy

  1. Wstęp

Lepkość czyli tarcie wewnętrzne jest zjawiskiem międzycząsteczkowym i polega na oddziaływaniu sąsiednich warstw cieczy na siebie w czasie przepływu.

Współczynnik lepkości cieczy η jest to stosunek ciśnienia stycznego p wywołującego przesuwanie się jednych warstw cieczy po drugich do gradientu (spadku) prędkości V w cieczy 0x01 graphic
.

0x01 graphic

s - odstęp warstw liczony prostopadle do wektora prędkości.

η jest dla danej cieczy (należącej do grupy cieczy, zwanych newtonowskimi) wielkością stałą, zależną w wysokim stopniu od temperatury:

0x01 graphic

η - współczynnik lepkości

K- stała Boltzmana

T- temperatura bezwzględna

B - tzw. energia aktywacji

Jednostką współczynników lepkości jest 1 N*m/m2.

Gęstością lub masą właściwą (dla ciał jednorodnych) nazywamy stosunek masy do objętości.

0x01 graphic

Wyznaczanie współczynnika lepkości dynamicznej cieczy na podstawie prawa Stokesa.

Prawo Stokesa podaje wielkość oporu W, jakiego doznaje mała kulka poruszająca się w bardzo lepkiej cieczy (tak lepkiej, że opory bezwładne są małe w porównaniu z oporami tarcia), jako funkcję prędkości kulki V, jej promienia r i współczynnika lepkości cieczy η:

W=6*Π*η*r*V.

0x08 graphic
Spadająca kulka w ośrodku lepkim podlega działaniu trzech sił: sile ciężkości P=mg, sile oporu lepkości Fl i sile wyporu Fw. Warunek równowagi tych sił stanowi zarazem warunek ruchu jednostajnego kulki:

mg=Fl+Fw

W przypadku kulki spadającej pionowo ruchem jednostajnym w ośrodku lepkim opór ten jest zrównoważony wypadkową ciężaru kulki G

G=0x01 graphic
ρ1g

i parcia hydrostatycznego P

P=0x01 graphic
πr3ρ2g

gdzie:

ρ1, ρ2 -odpowiednio gęstość kulki i gęstość cieczy,

g - przyspieszenie ziemskie

Warunek równowagi sił ma postać:

6πηVr = 0x01 graphic
πr3g(ρ12)

skąd:

0x01 graphic

W celu wyznaczenia η musimy zmierzyć promień kulki r, gęstość kulki i cieczy ρ1 i ρ2 oraz prędkość ruchu V.

  1. Wyniki pomiarów i obliczenia

Lp

2r [mm]

s1 [cm]

s2 [cm]

t [s]

2R [cm]

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

3,07

3,07

3,06

3,07

3,09

3,07

3,07

3,07

3,06

3,07

12,8

13,0

13,0

13,1

12,9

12,9

12,9

13,0

13,0

12,9

30,6

30,6

30,5

30,6

30,4

30,6

30,6

30,4

30,5

30,4

37,44

35,70

34,50

36,23

34,16

35,21

37,35

35,53

35,82

37,07

7,92

8,00

7,89

8,00

8,00

7,90

7,93

8,03

7,97

8,01

średnie

3,07

12,95

30,52

35,90

7,97

w [m]

r=0,00153

0,1295

0,3052

R=0,0398

R - promień cylindra szklanego

r - promień kulki

t - czas opadania kulki

przyspieszenie ziemskie: g = 9,81 [m/s2]

gęstość kulki: 0x01 graphic

gęstość wody: 0x01 graphic
dla temperatury T=23oC

Lp

h1 [cm]

h1 [cm]

h2 [cm]

1.

2.

3.

4.

17,2

12,2

17,1

17,2

45,0

45,1

45,1

45,1

41,1

41,0

40,9

41,0

średnie

17,23

45,08

41,0

h1 - poziom zetknięcia się wody z cieczą

h2 - poziom cieczy

h3 - poziom wody

Gęstość cieczy ρ :

0x01 graphic

Droga opadania kulki l:

l = s2 - s1

l = 0,3052 - 0,1295 = 0,1757

Prędkość opadania kulki v:

0x01 graphic

Współczynnik lepkości dynamicznej cieczy :

0x01 graphic

Współczynnik lepkości dynamicznej cieczy (obliczenia dodatkowe):

0x01 graphic

Rachunek błędu:

0x01 graphic
0x08 graphic

Obliczanie liczby Reynoldsa:

0x01 graphic

Z powyższych obliczeń wynika, że prawo Stokesa jest ważne ponieważ Re < 0,4

Ostatecznie:

0x01 graphic

  1. Wnioski

Wynik uzyskany w doświadczeniu w porównaniu z danymi tablicowymi wskazuje na to, iż badaliśmy współczynnik lepkości dynamicznej cieczy dla oleju maszynowego. Według tablic w temperaturze 20oC pod ciśnieniem ok. 1000Hpa współczynnik lepkości dla tej cieczy wynosi:

0x01 graphic

Różnica pomiędzy wartością zmierzoną, a tablicową nie mieści się w błędzie. Jednak wartość uzyskana w doświadczeniu najmniej różni się z wartością tablicową dla oleju maszynowego, więc daje się porównać tylko z tą cieczą. Przy porównywaniu z innymi cieczami różnice są znacznie większe. Można zatem wnioskować, że doświadczenie zostało wykonane poprawnie.

1

6

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Nr ćwiczenia5 moje, Elektrotechnika AGH, Semestr II letni 2012-2013, Fizyka II - Laboratorium, labor
Nr ćwiczenia
Zaliczenie nr 1 ćwiczenie 4E
Sprawozdanie nr 3 Ćwiczenie M 8
Ćw nr 9, ćwiczenie 9, Paweł karaś
galwanotechnika, ĆWICZENIE NR 3, ĆWICZENIE NR 3
LABFIZ 1(2), Nr ćwiczenia:
cw14sk , Nr ćwiczenia:
Nr ćwiczenia02(1)
Sprawozdanie nr 1 Cwiczenie E 3
Nr Ćwiczenia 6
m5 podroba, Nr cwiczenia
cw34sk , Nr ćwiczenia:
Sprawozdania, Sprawozdanie z wahadłami, Nr ćwiczenia
cw42sj , Nr ćwiczenia:
INSTRUKCJE, Ćw nr 5. I-U, Ćwiczenie 7
Lab 8 - Polarymetr, 74, Nr ćwiczenia
cw25sj , Nr ćwiczenia:
Lab 8 - Polarymetr, 74, Nr ćwiczenia

więcej podobnych podstron