Лабораторна робота № 1

Залежність в^’язкості рідин від температури.

Мета роботи : Практичне ознайомлення в лабораторних умовах з впливом температури на в’язкість.

1.Теоретичні основи.

При русі реальної рідини у неї виникають сили внутрішнього тертя, які чинять опір переміщенню. Ці сили діють між сусідніми тарами рідини, які перемішаються відносно один від одного. Властивість рідини чинити опір силам, які викликають відносне переміщення її часток, називають в’язкістю.

В’язкість зменшується з підвищенням температури і збільшується при зниженні. Зміна в’язкості під дією температури харак­теризується індексом в’язкості. Чим менша залежність в’язкості від температури, тим виший індекс.

Відношення в’язкості до густини рідини називається кінематичним коефіцієнтом в’язкості.

де: μ - в’язкість динамічна нּсек/м² ;

ρ - густина кг/м³.

Динамічну в’язкість вичислюємо з формули:

μ=γּρ (нּсек/м²)

Динамічну в’язкість також можна знайти з закону Ньютона:

(н/м²)

де: τ –напруга внутрішнього тертя;

- градієнт швидкості;

μ - коефіцієнт пропорційності, який залежить від фізичних якостей

рідини. Він називається динамічним коефіцієнтом в’язкості, або

в^’язкістю.

Розмінність динамічної в^’язкості у системі СІ:

Розмірність кінематичної в’язкості у системі СІ:

Зміна в^’язкості в залежності від тиску незначна і як правило не враховується.

Кінематична в’язкість визначається скляним віскозиметром типу ВПЖ-2.Це капілярний прилад, обчислення ґрунтується на визначенні часу витоку через капіляр певного об’єму рідини із вимірного резервуару. В’язкість обчислюється за формулою:

де: К - постійна віскозиметра (значення брати з паспорту) м² /с²;

Т - час витоку рідини, величина, яка визначається під час досліду, с;

L - прискорення вільного падіння в місці виміру, м/с²;

γ - кінематична в’язкість, м/с².

Внутрішній діаметр капіляра мм.

2. Хімічні реактиви ,посуд та прилади.

Прилади та посуд:

1. Пікнометр

2. Віскозиметр

3.Аналітичні ваги

4.Термостат (вод. баня)

5. Секундомір

б. Термометр

7.Склянки для зливу

Хімічні реактиви:

1. Нафта.

2. Технічне масло.

3. Вода.

3.Опис приладів.

Для виконання роботи використовується скляний капілярний віскозиметр типу ВПЖ - 2 та скляні пікнометри.

Пікнометр - прилад необхідний для визначення густини .Він представляє собою скляний посуд, типу мірної колби з вузьким, довгим горлом та кільцевою міткою на шийці.

Рис. 1. Пікнометр.

1-пікнометр;2-мітка;3-пробка

Віскозиметр - це скляний капілярний прилад, який представляє собою U - подібну трубку, в коліно якої впаяний капіляр. Визначення в’язкості ґрунтується на визначенні часу витоку через капіляр певного об’єму досліджуваної рідини з вимірного резервуару

Рис.2 Віскозіметр

1-коліно; 2-резервуар; 3-резервуар 4-капіляр; 5-коліно; 6-відвіцна трубка.

M₁- мітка

4.Послідовність виконання роботи.

1.Визначення густини

Для визначення густини досліджуваного матеріалу за допомогою пікнометра необхідно знайти його водяне число. Для цього пікнометр старанно миють, сушать і зважують на аналітичних вагах з точністю до 0,0002г.

Потім заповнюють його дистильованою водою трохи вище мітки помі-щують в термостат, в якому видержують при 20°С протягом 20-30 хвилин. Коли рівень води перестане змінюватися, надлишок її (вище мітки на шийці пікнометра) забирають за допомогою фільтрувальної бумаги, внутрішню частину шийки витирають. Пікнометр закривають, витирають зовнішню поверхню і зважують на аналітичних вагах з точністю до 0,0002 г.

Водяне число пікнометра М визначають, як різницю між масою пікнометра з водою М₂ і масою порожнього пікнометра М₁ ,г.

Щоб визначити густину дослідного матеріалу, в чистий .висушений пікнометр наливають рідину «закривають пробкою і помішають в термостат на 20 хв., при температурі 20°С. Потім за допомогою піпетки продукт переносять в чистий, сухий, виважений пікнометр і виконуємо ті ж операції, як і при визначенні водяного числа. При точних вимірах робиться поправка на загублену масу. Дійсну густину визначають за формулою:

де: ρ_дійсн - відповідно дійсна густина;

ρ1 - відносна густина, яка дорівнює ;

998,23- густина води при 20˚С ;

1,2 - густина повітря в умовах досліду (середня величина).

де: М₃- маса пікнометра з продуктом;

М₁ - мaca пустого пікнометра;

М - водяне число пікнометра.

2.Визначенню в’язкості.

Перед визначенням в’язкості рідини, віскозиметр потрібно помити і висушити. Спочатку для вимірювання часу витоку дослідної рідини на відвідну трубку 6,готового до роботи віскозиметра надівають резинову трубку. Далі затискають пальцем коліно 5, перевертають віскозиметр, опускають коліно 1 в посудину з дослідною рідиною і засмоктують її за допомогою груші або іншим способом до відмітки М резервуара 3 ,слідкуючи за тим, щоб рідина була без бульбашок повітря. В момент, коли рівень рідини досягне мітки М резервуара 3, віскозиметр виймають із посудини і швидко перевертають в нормальне положення. Знімають з зовнішнього боку кінця коліна 1 надлишок рідини і надівають на нього резинову трубку.

Віскозиметр встановлюють в термостат (водяну баню) так, щоб резервуар 2 був нижче рівня рідини в термостаті. Після витримування в термостаті не меше 15 хв. при заданій температурі, засмоктують рідину в коліно 1, приблизно до 1/З висоти резервуара. 3єднують коліна 1 з тамосферою і визначають час спуску меніска рідини від мітки М1 до мітки М.

Дослід повторюємо кілька разів при різних температурах.