Определение зависимости коэффициента вязкости жидкости от температуры посредством капиллярного вискозиметра

Пуазейль, исследуя ламинарное течение воды по капиллярным трубкам, получил последующую формулу для — объема воды, протекшей через капилляр за время: , где h — коэффициент вязкости, — давление, под которым течет жидкость, r — радиус капилляра, l — длина капилляра. Формулой Пуазейля можно пользоваться для определения коэффициента вязкости. Пусть через капилляр протекают схожие объемы 2-ух разных жидкостей. Для первой , (1) для 2-ой . (2) Разделив (1) на (2), получим: . (3) Если жидкость вытекает под действием собственного веса, то (4) потому что и , где — высота столбов воды, создающая разность дав­лений при течении первой и 2-ой воды.

Описание установки

Вискозиметр состоит из резервуара для испытуемой воды — 1, водяного термостата 2. На внутренней стене резервуара 1 укреплены три штифта — 3. Штифты заострены и изогнуты под прямым углом. Острия штифтов служат указателем предельного уровня воды, наливаемой в резервуар и указателем горизонтальности установки прибора. Ко дну резервуара, в его центре, припаяна калиброванная сточная трубка 4 из нержавеющей стали с кропотливо отполированной поверхностью — капилляр. Резервуар 1 запирается пустотелой крышкой 5 с 2-мя сквозными отверстиями. Отверстие 6 служит для установки указателя температуры, измеряющего температуру исследуемой воды. Отверстие 7-для стержня, закрывающего отверстие сточной трубки. Резервуар 1 укрепляется в термостате особыми распорками. В термостате находится мешалка 8 и зажим 9 для закрепления указателя температуры, измеряющего температуру воды термостата. Термостат 2 с резервуаром 1 устанавливается на железную треногу 10. Две ножки треноги снабжены винтами для установки прибора в горизонтальном положении. В верхнее кольцо вмонтирован электронный нагреватель 11. Объем испытуемой воды, вытекающей через сточную трубку вискозиметра, измеряется мерной пробиркой 12.

Выполнение работы

Перед каждой сменой воды резервуар 1 и его сточную трубку кропотливо промывают (бензином, эфиром) и просушивают воздухом. Вытирать резервуар вискозиметра нельзя. Оставшиеся капли воды осторожно снимают фильтровальной бумагой. (Студентам создавать смену воды запрещено). В термостат вискозиметра наливают воду. Испытуемую жидкость наливают в резервуар 1, сточное отвер­стие которого закрыто стержнем. Нельзя очень жать на стержень, т.к. это ведет к резвому его износу. Уровень воды должен быть несколько выше остриев штифтов. При наливании воды в резервуар необходимо смотреть, чтоб не образовались пузырьки. Подняв малость стержень, дают стечь избытку воды из резервуара, так, чтоб острия всех штифтов чуть приметно выдава­лись над уровнем воды. Если жидкость вытечет больше, чем необходимо, следует добавить её по каплям до концов остриев. Закрывают вискозиметр крышкой и под сточное отверстие ставят изме­рительную пробирку. Включают электронный нагреватель. Жидкость в резервуаре безпрерывно перемешивают, осторожно вращая вокруг стержня крышку резервуара. Температуру исследуемой воды доводят до данной, нагреватель выключают и выжидают 15-30 минут. Температура исследуемой воды и термостата должна отличаться менее чем на . Потом стремительно вынимают стержень и сразу включают секундомер. Когда жидкость в измерительной пробирке дойдет точно до метки, соответственной 200 мл (пена в расчет не принимается), секундомер останавливают и отсчитывают — время истечения воды с точностью до 0,2 сек. Относительную вязкость испытуемой воды вычисляют по формуле , где — время вытекания через сточную трубу прибора 200 мл. дистиллированной воды при 20°С. У данного вискозиметра сек. Измерения выполняются в интервале от комнатной температуры до примерно через каждые. Вычисляют значениеи строят график зависимости от температуры .