A folyadék viszkozitásának meghatározása a Stokes módszerrel
Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázisot tanulmányaik és munkájuk során használják, nagyon hálásak lesznek Önöknek.
1.Ponyatie a viszkozitásról
Az anyag eredő véletlenszerű mozgás a molekulák és ütközések közöttük fordulnak elő folytonos változást a sebesség és az energia. Ha az anyag létezik térbeli inhomogenitása a sűrűség, hőmérséklet, vagy a sebesség a megrendelt mozgást az egyes anyagrétegek, majd rendezetlen termikus a molekulák mozgása anyag alkalmazott rendezett mozgást, ami kiegyenlítést az inhomogenitás. Ezt a jelenséget az átadás jelenségének nevezik.
A transzmissziós jelenségek közé tartoznak a hővezetés, a belső súrlódás és a diffúzió. Mindhárom jelenség sok közös, nevezetesen a táptalaj célzó bármilyen fizikai mennyiség (energia, impulzus, tömeg) egy részének egy másik anyag, ameddig ez az érték nem egyenletesen oszlik el.
A belső súrlódás (viszkozitás) jelenségét minden egyes aggregátumállapotban a testekben figyeljük meg, de ez a jelenség nagyon fontos a folyadékok és gázok esetében. A viszkozitás a tényleges folyadékok tulajdonsága, hogy ellenálljon a folyadék egyik részének a másikhoz való mozgásához.
Amikor a folyadék a rétegei között mozog, belső súrlódási erők keletkeznek, oly módon működve, hogy kiegyenlítsék az összes réteg sebességét. Ezen erők eredetét azzal magyarázza, hogy a különböző sebességű mozgó rétegeket molekulákkal kicserélik. A gyorsabb rétegből származó molekulák egy bizonyos lendületet adnak egy lassabb rétegnek, így az utóbbi gyorsabban mozog. A lassabb rétegből származó molekulák bizonyos lendületet kapnak a gyors rétegben, ami a gátláshoz vezet.
Így a belső súrlódás a lendületnek a rétegtől a rétegig terjedő anyag molekuláinak átadásával magyarázható. Ez súrlódási erőket hoz létre olyan gázok vagy folyadékok között, amelyek egymással párhuzamosan különböző sebességgel mozognak.
A sebesség-gradiens az egységnyi hosszúságú sebesség növekedése a rétegek sebességére merőleges irányban.
1. ábra A belső súrlódási erő meghatározása
A belső súrlódás (viszkozitás), amely két réteg között működik, arányos a mozgó rétegek közötti érintkezési felület és a rétegek sebességének gradiensével
ahol # 63; - a belső súrlódási együttható vagy a dinamikus viszkozitás együtthatója, a mínusz jel azt jelzi, hogy az erő a fordulatszám-növekedés ellenkező irányba irányul (1. ábra).
A viszkozitási együttható olyan fizikai mennyiség, amely számszerűen egyenlő a két réteg közötti belső súrlódás erejével, amelynek területe 1 m 2, 1 m-es sebességi gradienssel egyenlő.
Az SI a dimenzió.
A dinamikus viszkozitás együtthatója függ a folyadék természetétől, és egy adott folyadék esetében a hőmérséklet növekedésével csökken.
A viszkozitás fontos szerepet játszik a folyadékok mozgásában. A szilárd felületen szomszédos folyadékréteg a tapadás következtében továbbra is tapad. A fennmaradó rétegek sebessége megnő a szilárd felülettől való távolsággal.
A jelen cikkben használt Stokes módszer a következő.Egy szilárd gömbön, amely egy viszkózus folyadékba esik, három erő létezik: a gravitáció, a nyomóerő és a mozgás ellenállása a folyadék belső súrlódásának erei által (2. ábra).
2. ábra. A folyadékba eső golyó hatása
Amikor a labda elmozdul, a felületén határoló folyadékréteg tapad a labdához, és mozog a labda sebességével. A szomszédos, egymással szomszédos folyadékrétegek is mozgásban vannak, de annál kisebb a sebességük, annál kisebb annál nagyobb a golyótól.
A belső súrlódás ereje a Stokes-törvény szerint megegyezik:
hol van a folyadék belső súrlódási tényezője, a golyó sebessége és sugara.
A gravitáció egyenlő:
hol van a golyó anyagának sűrűsége, a golyó térfogata.
A felhajtóerő (Archimedes törvény szerint):
hol van a folyadék sűrűsége.
Ez a három erõ függõlegesen van irányítva: a gravitáció lefelé, a nyomóerõ és a súrlódási erõ.
Newton második törvénye alapján a folyadékban levő golyó esetében a mozgás egyenlete a következőképpen alakul:
jogviszkozitási ellenállás
A vonóerő nő a golyó mozgásának sebességével, és a gyorsulás csökken, és végül a golyó olyan sebességet éri el, amelynél a gyorsulás nullává válik, az egyenlet (5) a következő alakú:
Ebben az esetben a labda állandó sebességgel mozog. Ezt a labda mozgását állandónak nevezik. A (6) egyenletet a belső súrlódási tényezőre tekintettel oldjuk meg
A (7) képlet egy végtelen hosszúságú folyadékhoz tartozó golyóra érvényes. Gyakorlatilag lehetetlen, hogy a labda egy határtalan közegbe kerüljön, mivel a folyadék mindig valamilyen falazott edényben van. Ha a labda egy hengeres tartály tengelye mentén esik. akkor figyelembe véve a falak jelenlétét, a viszkozitási együtthatóhoz a következő kifejezést kapjuk:
Ez a képlet nem veszi figyelembe az ilyen folyadékhatások jelenlétét, mint az edény alját és a folyadék felső felületét.
1. Mérje meg a gyöngyök átmérőjét mikroszkóppal, szemlencse mikrométerrel. Ehhez helyezze a labdát egy csúszkára és helyezze mikroszkóp alatt. Fókuszálja a mikroszkópot, számolja a szemmikrométer osztódását.
2. Csavarja be a labdát a hengerbe úgy, hogy a folyadék a lehető legközelebb legyen a tengelyéhez; A megfigyelő szemét a hengeren lévő felső jelzéssel a folyadékkal szemben kell elhelyezni. Abban a pillanatban, amikor a labdát átmegy a címkén, használja a stopperórát. Ezután helyezze a szemet a második jelre, és állítsa le a stopperórát, amikor a labda áthalad rajta. Tapasztalja meg a három golyót.
3. Határozza meg a golyók sebességét a képlet segítségével:
ahol l a két jel közötti távolság, t a labda leesésének ideje.
4. A (8) képletbe helyezzük az értékeket. valamint. a belső súrlódási együttható értékét megtalálja minden egyes labda számára.
5. A táblázatban rögzítse a mérések és számítások eredményeit.
6. Határozza meg a belső súrlódási tényező átlagos értékét.
7. Az átlagos eredmény konfidencia intervallumának becslése a képlet szerint (a konfidencia valószínűsége 0,95):
8. A végeredmény:
1. Mi a viszkozitás? Milyen egységekben mértük a viszkozitási együtthatót?
2. Milyen erők hatnak a folyadékba eső golyóra?
3. Fogalmazza meg a Stokes-törvényt.
4. Miért kezdődik el a labda egyenletesen?
5. Hogyan változik a golyó sebessége a növekvő átmérővel?
Hosted on Allbest.ru
Hasonló dokumentumok
A viszkozitás a folyékony testek (folyadékok és gázok) tulajdonát képezi, amelyek ellenállnak az anyag egy rétegének egymáshoz viszonyított mozgásának. A folyadékok viszkozitási együtthatójának meghatározása a Stokes módszerrel. A képlet kiszámításakor alkalmazott törvények és kapcsolatok.
A viszkozitás együtthatójának meghatározására szolgáló Stokes módszer lényege. A golyón ható erők meghatározása, amikor egy folyadékban mozog. A folyadékok belső súrlódási tényezőjének hőmérséklettől való függésének függése. A lamináris és turbulens áramlások vizsgálata.
A Stokes-képlet kísérleti ellenőrzése és annak alkalmazhatóságának feltételei. Folyadék dinamikus viszkozitásának mérése; Reynolds szám. Külső erők hatására folyó folyadék ellenállásának meghatározása és a mozgó testben lévő ellenállás.
A Newton-folyadék lényege, relatív, specifikus, csökkent és belső viszkozitása. A folyadék mozgása csöveken keresztül. A viszkozitás erőit leíró egyenlet. A valódi folyadékok képessége, hogy ellenálljanak a saját áramlásuknak.
A biológiai folyadékok viszkozitásának meghatározása. A Stokes módszer (az incidens labda módszere). A Poiseuille-képlet alkalmazásán alapuló kapilláris módszerek. A forgó módszerek fő előnyei. A folyadék lamináris áramlásának turbulens áramlásra való átterjedésének feltételei.
A viszkózus súrlódási erők folyadékban való megjelenésének oka. A szilárd anyag mozgása egy folyadékban. A folyadék viszkozitásának meghatározása a Stokes módszerrel. Kísérleti telepítés. A gázok viszkozitása. A gáz belső súrlódásának mechanizmusa.
A folyadék belső súrlódásának erőssége és együtthatója, Newton-képlet alkalmazása. A dinamika leírása a Poiseuille képlet segítségével. Az Euler-egyenlet egy ideális folyadék hidrodinamikai alapegyenletei. A viszkózus folyadék áramlása. A Navier-Stokes egyenlet.
A glicerin és a ricinusolaj viszkozitása, a Stokes-módszer ismerete. Egy tömör test mozgásának típusa. A szögsebesség nagyságának kísérleti meghatározása, az erők pillanata a forgó berendezés rendszerének tehetetlenségi nyomatékában.
A folyadékáram folyamatosságának egyenlete. Az Euler mozgás differenciál egyenlete az ideális folyadék számára. Valódi folyadék mozgásából származó erők. A Navier-Stokes egyenlet. Bernoulli-egyenlet alkalmazása ideális és valós folyadékokhoz.
A folyadék fő tulajdonsága az alakváltozás mechanikai beavatkozás mellett. Ideális és valódi folyadékok. Newton-folyadék fogalma. Módszer folyadék tulajdonságainak meghatározására. Szabad felület és felületi feszültség kialakulása.
Az archívumban található munkák gyönyörűen vannak kialakítva az egyetemek követelményeinek megfelelően, és rajzokat, diagramokat, képleteket tartalmaznak.
A PPT, PPTX és PDF fájlokat csak archívumokban mutatják be.
Javasoljuk, hogy töltse le a munkát.