Определение коэффициента вязкости жидкости Работу выполнила: ученица 11 класса Работу выполнила: ученица 11 класса МБОУ СОШ 129 МБОУ СОШ 129 Антоненко Любовь Антоненко Любовь Руководители: преподаватель физики Руководители: преподаватель физики Абрамова М. В., Абрамова М. В., доцент, К.Ф.-М.Н. СамГУ, доцент, К.Ф.-М.Н. СамГУ, кафедра «Оптики и кафедра «Оптики и спектроскопии» спектроскопии» Жукова В.А. Жукова В.А. Самара 2012

Цель работы: Поиск оптимальных методов определения коэффициента внутреннего трения жидкости (вязкости); выяснить от каких параметров он зависит. Поиск оптимальных методов определения коэффициента внутреннего трения жидкости (вязкости); выяснить от каких параметров он зависит. Задачи исследования: 1. Изучить литературу по теме исследования. 2. Выделить методы определения коэффициента внутреннего трения. 3. Подготовить оборудование, необходимое для выполнения эксперимента. Выполнить эксперимент. 4. Собрать и обработать данные, свести их в таблицы и провести анализ результатов. Сделать выводы. 5. Показать практическую значимость определения коэффициента внутреннего трения.

Методика исследования Предмет исследования: керосин, подсолнечное масло, глицерин. Предмет исследования: керосин, подсолнечное масло, глицерин. Для определения коэффициента внутреннего трения жидкости или газа применяется два метода: Для определения коэффициента внутреннего трения жидкости или газа применяется два метода: метод Стокса и метод Пуазейля. метод Стокса и метод Пуазейля. Метод Стокса основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы. Метод Стокса основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы. Метод Пуазейля основан на ламинарном течении жидкости в тонком капилляре. Метод Пуазейля основан на ламинарном течении жидкости в тонком капилляре.

Практическая часть Эксперимент 1: Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса Оборудование: Стеклянный цилиндрический сосуд с нанесенными на нем двумя горизонтальными метками, исследуемая жидкость, штангенциркуль, секундомер, шарики, пинцет, линейка. Вычислить коэффициент внутреннего трения жидкости по формуле:

Эксперимент 1.1 Эксперимент 1.1 Оборудование: исследуемая жидкость (температура жидкостей 20 0 С), стальной шарик, плотностью 7800 кг\м 3, цилиндрический сосуд, мерная лента, микрометр.

Исследуемая жидкость ρ ж, кг\м 3 d ш, мl, мt, c η э, Па·с 1 Подсолнечное масло 92630,1730,61 2Керосин 82030,233,250,48 3Глицерин ,387,31,33 Таблица 1. Определение коэффициента вязкости

Эксперимент 1.2 Оборудование: исследуемая жидкость (температура жидкостей 20 0 С), стальной и свинцовый шарик,, цилиндрический сосуд, мерная лента, микрометр.

Таблица 2. Определение коэффициента вязкости подсолнечного масла. опытаρ ш, кг\м 3 d ш, мl, мt, c G, г\см 2 см η э, Па·с 1 Сталь, ± ,790,191,55 2Свинец, ± ,80,32,28 опыта ρ ш, кг\м 3 d ш, м l, мt, c G, г\см 2 см η э, Па·с 1 Сталь, ± , Свинец, ± ,690,3 10,32 Таблица 3. Определение коэффициента вязкости глицерина.

Эксперимент 1.3 Оборудование: исследуемая жидкость (температура жидкостей 20 0 С), стальные шарики различного диаметра, плотностью 7800 кг\м 3,цилиндрический сосуд, мерная лента, микрометр.

опытаρ ш, кг\м 3 d ш, мl, мt, cG, г\см 2 см η э, Па·с 1Сталь, ± ,990,191,55 2Сталь, 75004,219 ± , 710,273,68 Таблица 4. Масло Таблица 5. Глицерин опытаρ ш, кг\м 3 d ш, мl, мt, c G, г\см 2 см η э, Па·с 1 Сталь, ± ,40,198,32 2Сталь, ,219 ± ,50,2716,3

Вывод: Таким образом, вязкость исследуемых жидкостей имеет различные значения, она зависит от природы жидкости. Вязкость в значительной степени зависит от мольной массы вещества, строения молекул, типа межмолекулярных взаимодействий. Коэффициент вязкости жидкостей представленных в таблице больше вязкости воды.

0 0,5 1 1,5 Зависимость коэффициента вязкости от плотности жидкости Керосин Подсолнечное масло Глицерин Вывод: Таким образом, вязкость исследуемых жидкостей, как видно из таблицы и диаграммы имеет различные значения, она зависит от природы жидкости, от её плотности. Вязкость в значительной степени зависит от мольной массы вещества, строения молекул, типа межмолекулярных взаимодействий. Коэффициент вязкости жидкостей представленных в таблице больше вязкости воды.

С увеличением температуры коэффициент внутреннего трения жидкости уменьшается. Это связано с характером движения молекул в жидкости. Коэффициент вязкости м Па с

Эксперимент 2 Определение коэффициента внутреннего трения жидкости методом Пуазейля Оборудование: исследуемая жидкость, две медицинские бутылки для внутривенных вливаний, штангенциркуль, секундомер, линейка, резиновые пробки, две стеклянные трубки одинакового диаметра. Порядок выполнения работы: Порядок выполнения работы: 1. Измерить диаметр трубки штангенциркулем. 2. Измерить длину трубки l линейкой. 3. Измерить время t перетекания определенно­го количества жидкости через трубку известных длины и диаметра с помощью секундомера. 4. Определить объем V исследуемой жидкости по шкале нанесённой на сосуде. 5. Найти по таблице плотность исследуемой жидкости ρ ж. 6. Вычислить коэффициент внутреннего трения жидкости по формуле:

Зависимость коэффициента вязкости от рода жидкости Вывод: среднее значение коэффициента вязкости для шариков стали 3,89 Па·с.В соленой воде коэффициент вязкости меньше, чем в простой воде (при той же температуре). среднее значение коэффициента вязкости для шариков стали – 4,59 Па·с. Следовательно, коэффициент вязкости увеличивается в сладкой воде. То есть, сахар увеличивает коэффициент вязкости.

Заключение 1. В результате проведенных опытов я выяснила, что коэффициент внутреннего трения зависит от свойств среды (температуры, плотности), размеров, плотности тела. 2. Koэффициeнт вязкости жидкости весьма сильно зависит от температуры. С увеличением температуры вязкость жидкостей резко падает. 3. С увеличением плотности шарика коэффициент внутреннего трения увеличивается. 4. Чем больше скорость равномерного движения, тем меньше коэффициент вязкости. 5. Вязкость – измерение внутреннего трения жидкости. Это трение возникает между слоями жидкости при ее движении. Чем больше трение, тем больше силы необходимо приложить, чтобы вызвать движение («сдвиг»). Сдвиг имеет место при физическом перемещении или разрушении жидкости: разливе, растекании, разбрызгивании, перемешивании и т.п. Для сдвига жидкостей с высокой вязкостью необходимо приложить больше силы, чем для маловязких материалов. 6. Измерение вязкости жидкости имеет важную роль в нашей повседневной жизни. Предположим, наша кровь слишком густая, то может возникнуть тромба и вызвать сердечный приступ или инсульт, или если кровь слишком жидкая, может начаться кровотечение, остановить которое бывает сложно в течение нескольких часов. Врачи должны знать о вязкости нашей крови при выполнении операций. С другой стороны, при конструировании химического завода мы разрабатываем систему распределения воды по городской системе водоснабжения. Учитывая средний спрос на воду для города на любой данный момент времени, мы должны знать вязкость воды, каким будет водный поток? Каково давление в трубах? Какие размеры труб будут нужны для строительства? Может ли труба выдержать давление? Все это зависит от вязкости воды. Проблема становится еще более сложной в разработке химических заводов, где много разных жидкостей, кроме воды, и их вязкость должна также учитываться.