27812

Nr ćw.: 107	Data	Imię i raz wis ko:		Wydział: Elektryczny	Semestr: n	Grupa nr: E-8
Prowadzący:			Przygotował:	Wykonał:	Opracował:	Ocena ost.:

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 ruchi:

*V=rł-S-ji.    (1)

dz

dv    .

Gradient prędkości — jest graniczną wartością stosunku (\{ -V₅) / Az dla 1 —>0. Wielkość ff, zależną od

dz

rodzaju cieay, nazwamy współczynnikiem tarcia wewnętrznego lub współczynnikiem lepkości Wymiarem współczynnika lepkości jest kg -m ^{ S^l. Ciecz ma lepkość jednostkową, jeżeli siła 1 N działająca na

powierzchnię 1 nr powoduje spadek prędkości 1 mćs na odcinku z = 1 m

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

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

W doświadczerau wykorzystuje się właściwości ruchi kulki w deczylepkiej. Przymałych prędkościach kulki, siła oporu jest bezpośrednio uwarunkowana lepkością cieczy. Według prawa Stokesa siła oporu jest wprost proporcjonalna do prędkości, współczynnika lepkości i promienia kulki.

F₇ -S7rqrv,    (2) gdzie: r- promień, v- prędkość kulki.

W ćwiczeniu kulka opada w cieczy pod wpływem siły ciężkości

F_c - mg - — xr*d_ug (3) gdzie: d„ - gęstość kulki, g - przyspieszenie ziemskie.

3

Oprócz wymienionych sił działa także wypór hydrostatyczny F_v - |    .    ₍₄₎

Wcbec tego

F -F_c -F_v-F₇ (5)

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

r r

F_t = 6 7uy^. 1 ——

l r*

W warunkach doświadczenia prędkość wyznaczamy mierząc czas t, w jakim kilka przebywa ustaloną drogę 1. Wówczas z równania (5) dlaF - 0 możemy wyznaczyć współczynnik lepkości

91    { r_e)

Do wyznaczenia współczynnika lepkości wykorzystuje się wiskozymetr Hćplera oraz ultratermostat. W wis kozymetrze Hoplera, którego budowa jest przedstawiona na rysunku obok, średnica cylindra tylko nieznacznie przekracza średnicę kulki, a sam cylinder ustawiony jest nieco skośni, dzięki czemu kulka toczy się po ś aance cylindra ruchem jedrostajnym. Do omawianego przypadku stosuje się również wzór (7), lecz zapis ary w postaci:

gdzie K jest stałą przyrządu wyznaczoną doświadczalnie z pomiaru dla cieczy o z ranym współczynniku lepkości. Cylinder wiskozymetru otoczony jest płaszczem wodnym o regulowanej temperaturze. Obudowa płaszcza wodnego połączona jest przewodami elastycznymi zultratemostatem, w którym następuje regulacja temperatury wody.