2019_2_semestre_Otchyot_po_labe_3_1_Mole kulyarny_praktikum (Отчеты по лабораторным работам (2019))
Описание файла
Документ из архива "Отчеты по лабораторным работам (2019)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "молекулярный практикум" из 2 семестр, которые можно найти в файловом архиве НГУ. Не смотря на прямую связь этого архива с НГУ, его также можно найти и в других разделах. .
Онлайн просмотр документа "2019_2_semestre_Otchyot_po_labe_3_1_Mole kulyarny_praktikum"
Текст из документа "2019_2_semestre_Otchyot_po_labe_3_1_Mole kulyarny_praktikum"
Отчет о лабораторной работе 3.1.
Часть 1.
“Определение вязкости жидкости методом Стокса.”
Выполнила: Затолоцкая Юлия Андреевна
Студентка группы 18308. ФФ НГУ
Преподаватель Золкин Александр Степанович.
Преподаватель НГУ, к.ф.-м.н., доцент.
Цель работы
Определение динамической вязкости глицерина, установление ее зависимости от температуры.
Идея метода измерений
Так как вязкость в жидкости имеет функциональную зависимость от температуры, формы тела, формы сосуда, плотности жидкости, плотности тела, скорости тела в жидкости, то, измерив нужные величины, можно определить вязкость.
(1)
(g – ускорение свободного падения, 
– среднее значения радиуса шариков, 
– плотность тела, 
– плотность жидкости (глицерина), 
– радиус трубки, 
- высота трубки, 
– установившаяся скорость тела)
Методика измерений
Отобрана группа шариков одинаковых размеров, измерены радиусы микрометром. Вычислено среднее значение радиуса и среднеквадратичное отклонение. Определено время, начиная с которого устанавливается скорость. Метод определения: снято замедленное видео падения шарика в глицерине, измерена скорость между определенными промежутками. Т.к. наименьшая сила вязкостного трения будет при наибольшей температуре и, следовательно, медленнее всего скорость будет устанавливаться при наибольшей температуре, то измерения необходимо проводить при наибольшей температуре.
Условия проведения эксперимента:
1. Сферическая форма тела.
2. Отсутствие присоединённых тел (например, пузырьков воздуха, для чего шарик предварительно макают в глицерин).
3. Радиус трубы много больше радиуса шарика, чтобы исключить взаимодействие последнего со стенкой (шарик бросается ровно посередине трубы).
4. Число Рейнольдса Re< 100 (течение ламинарное).
5. Скорость установилась.
Результаты измерений
= 1,181 cм - среднее значение радиуса шариков.
2,550cм ± 0,050 см – радиус цилиндра;
h = 99,000cм ± 0,050 см – высота цилиндра;
= 1,26 г/см3 – плотность глицерина;
= 7,8 г/см3 – плотность шариков.
Таблица 1. Нахождение времени ∆t , при котором скорость V падения шарика в сосуде установлена.
| Отрезок | ∆t, c | V(скорость тела на участке), см/с |
| 15-20 | 0,75 | 6,67 |
| 20-25 | 0,75 | 6,67 |
| 25-30 | 0,75 | 6,67 |
| 30-35 | 0,75 | 6,67 |
| 35-40 | 0,50 | 10,00 |
| 40-45 | 0,75 | 6,67 |
| 45-50 | 1,00 | 5,00 |
| 50-55 | 0,75 | 6,67 |
| 55-60 | 0,50 | 10,00 |
| 60-65 | 0,75 | 6,67 |
| 65-70 | 0,75 | 6,67 |
| 70-75 | 0,75 | 6,67 |
| 75-80 | 0,75 | 6,67 |
Из таблицы 1 видно, что, начиная с 15 сантиметров, скорость уже установилась.
Проведено измерение установившихся скоростей при различных температурах и вычислена вязкость по формуле 1.
Вычислено число Рейнольдса по формуле:
Re =
Таблица 2. Зависимость динамической вязкости глицерина μ и числа Рейнольдса от температуры.
| Температура, °C | Установившаяся скорость, см/c | μ, пуаз | Число Рейнольдса |
| 27,10 | 5,90 | 11,42 | 0,24 |
| 27,30 | 7,68 | 8,81 | 0,40 |
| 27,50 | 7,95 | 8,51 | 0,43 |
| 27,80 | 7,30 | 9,23 | 0,36 |
| 31,30 | 9,77 | 6,92 | 0,64 |
| 31,70 | 10,40 | 6,48 | 0,73 |
| 33,80 | 10,30 | 6,54 | 0,72 |
| 34,40 | 11,80 | 5,71 | 0,94 |
| 35,30 | 11,00 | 6,12 | 0,82 |
| 40,30 | 15,60 | 4,32 | 1,65 |
| 40,70 | 17,45 | 3,86 | 2,06 |
| 43,00 | 19,40 | 3,47 | 2,55 |
| 45,20 | 22,40 | 3,01 | 3,39 |
Погрешности измерений
Погрешности вносят:
- Измерение радиуса шариков;
- Измерение времени падения шариков;
- Неравномерный нагрев сосуда с глицерином;
Таблица 4. Ошибки вычисления динамической вязкости глицерина μ.
| T, °C | μ, пуаз | Δμ, пуаз |
| 27,1 | 11,42 | 3,04 |
| 27,3 | 8,81 | 1,90 |
| 27,5 | 8,51 | 1,78 |
| 27,8 | 9,23 | 2,07 |
| 31,3 | 6,92 | 1,24 |
| 31,7 | 6,48 | 1,11 |
| 33,8 | 6,54 | 1,13 |
| 34,4 | 5,71 | 0,89 |
| 35,3 | 6,12 | 1,01 |
| 40,3 | 4,32 | 0,56 |
| 40,7 | 3,86 | 0,47 |
| 43 | 3,47 | 0,39 |
| 45,2 | 3,01 | 0,32 |
- среднеквадратичное отклонение радиуса шариков
О![]()
бсуждение результатов
бсуждение результатовРис. 1. Зависимость динамической вязкости глицерина μ от температуры T.
По рисунку 1 видно, что экспериментальные значения вязкости получились выше, чем теоретические [1], и аппроксимирующая линия проходит параллельно теоретическим. Разность между графиками можно объяснить тем, что средняя температура в сосуде была ниже, так как сосуд нагревался неравномерно, а термопара измеряла температуру только в одной точке. По рисунку 1 видно, что вязкость уменьшается с увеличение температуры.
Вывод.
Мной твердо установлены значения вязкости глицерина при различных температурах, динамическая вязкость глицерина уменьшается с увеличением температуры.
| T, °C | μ, пуаз | Δμ, пуаз |
| 27,1 | 11,42 | 3,04 |
| 27,3 | 8,81 | 1,90 |
| 27,5 | 8,51 | 1,78 |
| 27,8 | 9,23 | 2,07 |
| 31,3 | 6,92 | 1,24 |
| 31,7 | 6,48 | 1,11 |
| 33,8 | 6,54 | 1,13 |
| 34,4 | 5,71 | 0,89 |
| 35,3 | 6,12 | 1,01 |
| 40,3 | 4,32 | 0,56 |
| 40,7 | 3,86 | 0,47 |
| 43 | 3,47 | 0,39 |
| 45,2 | 3,01 | 0,32 |
Литература
1. Физические свойства глицерина: плотность, вязкость, теплопроводность, теплоемкость -thermalinfo.ru/svojstva-zhidkostej/organicheskie-zhidkosti/fizicheskie-svojstva-glitserina-plotnost-vyazkost-teploprovodnost-teploemkost
Часть 2.
“ Определение вязкости воздуха капиллярным вискозиметром.”
Цель работы
Определение вязкости воздуха капиллярным вискозиметром, нахождение зависимости вязкости воздуха от температуры
Идея метода измерений
Измеряя объёмный расход газа через трубу при известном перепаде давлений на концах трубы, можно определить вязкость, так как известна функциональная зависимость:
(1)
Методика измерений
Открываю кран с жидкостью, одновременно включаю секундомер. Жду пока перепад давлений установится, закрываю кран, останавливаю время. Измеряю перепад давлений с помощью манометра (с рабочей жидкостью – водой) линейкой, объем вытекшего газа с помощью мензурки. Объем вытекшей воды за время t равен объему прошедшего через капилляр воздуха. Измерения проводятся при различных температурах. Воздух нагревается до различных температур с помощью нагревания воды из термостата.
Результаты измерений
Вязкость вычислялась по формуле (1)
- радиус трубки;
L = 162,5 мм – длина трубки;
= 1000 кг/м3 – плотность рабочей жидкости манометра – воды.
Таблица 1. Измерение вязкости воздуха. T – температура воздуха, t – время вытекания воды, V – объем вытекшей воды, h – перепад давлений, μ – динамическая вязкость воздуха.
| Т, º С | 21,80 | 31,00 | 42,00 | |||||||
| t, с | 18,40 | 17,90 | 17,80 | 20,10 | 20,50 | 21,00 | 24,10 | 23,30 | 22,50 | |
| V, мл | 505,00 | 510,00 | 500,00 | 555,00 | 550,00 | 550,00 | 630,00 | 610,00 | 650,00 | |
| h, см | 13,10 | 12,10 | 11,50 | 12,30 | 11,50 | 10,60 | 11,50 | 12,70 | 11,00 | |
| μ, Па*с*106 | 14,80 | 13,17 | 12,69 | 13,81 | 13,29 | 12,55 | 13,64 | 15,04 | 11,80 | |
| μ cр, Па*с*106 | 13,55 | 13,21 | 13,49 | |||||||
Погрешности измерений
Погрешность вносят:
