107 Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury


Nr ćw.

107

Data:

22.10.12

Buszka Adam

Nieborski Jędrzej

Wydział

Maszyn Roboczych
i Transportu

Semestr:

I

grupa 6

nr lab. 1

prowadzący: Bartosz Bursa

Przygotowanie:

Wykonanie:

Ocena ostateczna:

Temat: Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury.

Wstęp teoretyczny:

We wszystkich płynach rzeczywistych przy przesuwaniu jednych warstw względem drugich występują siły tarcia. Siły te, zwane siłami tarcia wewnętrznego, 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
(1)

0x08 graphic
0x01 graphic

Gradient prędkości 0x01 graphic
jest graniczną wartością stosunku 0x01 graphic
Wielkość 0x01 graphic
, zależną od rodzaju cieczy, nazywamy 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 siła wyporu hydrostatycznego:

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:

0x01 graphic
(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)

0x08 graphic
0x01 graphic

Do wyznaczenia współczynnika lepkości wykorzystuje się wiskozymetr Höplera oraz ultratermostat. W wiskozymetrze Höplera, którego budowa jest przedstawiona na Rys.2., 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
(8)

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.

Pomiary i obliczenia:

Temperatura [0x01 graphic
]

Średni czas opadania kulki [s]

20

152

25

106,3

30

67,3

35

50,3

40

36

45

27

50

19,6

gęstość kulki:

81500x01 graphic
10[kg/m3]

rodzaj cieczy:

gliceryna

gęstość cieczy:

1260 [kg/m3]

0x01 graphic
przy 20°C

1,494 [Pa·s]

0x01 graphic
przy 25°C

0,934 [Pa·s]


T

[C]

t

[s]

[Pa*s]

20

152

1,494

25

106,3

0,934

30

67,3

0,661

35

50,3

0,494

40

36

0,353

45

27

0,265

50

19,6

0,192

0x01 graphic

Stała przyrządu:

0x01 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

Wnioski:

Jak wynika z doświadczenia lepkość badanej cieczy maleje wraz ze wzrostem temperatury. Wykres zależności współczynnika lepkości od temperatury wskazuje, że jest to zależność logarytmiczna.

Zmniejszenie współczynnika lepkości cieczy, a więc tarcia pomiędzy cząsteczkami cieczy, wraz ze wzrostem temperatury jest spowodowany zwiększeniem odległości pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami cieczy pod wpływem temperatury, a więc rozszerzalnością cieplną cieczy.

Rys. 1. Powstawanie sił tarcia wewnętrznego.

Rys. 2. Wiskozymetr Höplera

Lepkość [0x01 graphic
]

0x01 graphic

Temperatura [°C]



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
107 Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury
Sprawozdanie 107 - Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury, Fizyka
107 Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury
107 Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury przeróbka
107 Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury
Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury, 107 , Fizyka 107
Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury, 107, Fizyka 107
Wyznaczanie zależności współczynnika lepkości od temperatury., Study =], FIZYKA, fizyka laborki
WYZNACZANIE ZALEŻNOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI OD TEMPERATURY2
WYZNACZANIE ZALEŻNOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI OD TEMPERATURY1
WYZNACZANIE ZALEŻNOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI OD TEMPERATURY2
Mech- Badanie zależności współczynnika lepkości od temperatu, Badanie zależności współczynnika lepko
Badanie zależności współczynnika lepkości od temperatury.2, Lepko˙˙
Badanie zależności współczynnika lepkości od temperatury, Badanie zależności współczynnika lepkości
Badanie zależności współczynnika lepkości od temperatury
elek, 31++, Wyznaczanie zależności przenikalności elektrycznej od temperatury dla
lab 1 - wyznaczanie współczynnika lepkości dynamicznej, zależność lepkości od temperatury, kiciaqq

więcej podobnych podstron