Determinarea viscozității lichidului conform metodei Stokes

Obiectiv: Pentru a determina vâscozitatea metodei Stokes lichid.

scule și accesorii necesare: cilindru de sticlă

umplut cu glicerina, bile de plumb, un micrometru, un cronometru și conducător.

Toate lichidele reale și gazele la o mai mare sau mai mică

gradul de frecare internă inerente, numit de asemenea vâscozitate.

În lichide, frecarea internă se datorează forțe intermoleculare.

Distanța dintre moleculele de lichid sunt relativ mici, dar semnificative putere de interacțiune. Moleculele lichidului, ca un particule de corp rigide oscilează în jurul unei poziții de echilibru, după o anumită moleculă timp sare la o nouă poziție. De data aceasta se numește „viață sedentar„ Molecula Timpul mediu““ viață sedentar „de molecule este numit timpul de relaxare cu creșterea temperaturii și scăderea timpului de relaxare a presiunii scade, rezultând o mobilitate fluid și dependența de vâscozitate scăzută a viscozității fluidului la temperatură este complex ..; mai multe molecule schimba poziția de echilibru, lichidul mai fluid și mai puțin vâscos, e. vâscozității fluidului este direct proporțională cu timpul de relaxare.

Mecanismul apariției forțelor de frecare internă (vâscozitatea), din punct de vedere al teoriei molecular - cinetice este după cum urmează. Fluxul de molecule de lichid participă simultan la două mișcări: aleatoare termică, viteza medie este egală. și deplasarea ordonată a unui debit. Viteza este mult mai mică. și anume (). Atunci când se analizează frecarea internă ne interesează impulsul mediu al moleculei în fluxul de fluid.

Să presupunem că există două straturi învecinate de mișcare lichid paralele între ele și la viteze diferite. Atunci când se deplasează un strat relativ la celălalt al unui fluid real există forță de frecare internă direcționată tangențial la straturile de suprafață. Acțiunea acestor forțe se manifestă în faptul că o parte a stratului, se deplasează mai repede pe strat, se deplasează încet accelerarea actelor de forță. Din același strat, se deplasează mai încet pe stratul în mișcare acționează mai repede forță de frânare.

Să presupunem că, la un moment dat în timp au straturi și impulsuri. Datorită mișcării termice a moleculelor are loc tranziția continuă de la un strat la altul. Odată ajuns în celălalt strat, molecula suferă ciocniri cu moleculele acestui strat, prin ea, fie trimite exces de impuls la alte molecule (în cazul în care a sosit din pat, se deplasează rapid) sau crește elanul datorită altor molecule (dacă este „zbor“ de strat, se deplasează mai lent). Ca un strat rezultat, ritmul rapid în mișcare scade, iar stratul în mișcare crește încet. În consecință, straturile se comportă ca și în cazul în care stratul, viteza este mai mare decât puterea stopării mișcării sale a fost aplicat, iar stratul este mai mică decât viteza - aceeași forță modulo accelerează mișcarea sa. Astfel, cauza viscozității (frecarea internă) este transferul de impuls de la un strat la altul. Sa stabilit experimental că modulul de putere prin frecare internă, aplicată pe site. situată la limita dintre straturile definite prin formula

în cazul în care - zona de la granița dintre straturile de suprafața pe care acționează forță. Dimensiune - arată cât de repede rata de schimbare în timpul tranziției de la strat la strat, în direcția. perpendicular pe direcția de mișcare a straturilor, și se numește gradientul vitezei. În această formulă - factor țional propor- în funcție de natura și starea fluidului se numește vâscozitate.

Această ecuație (1) a fost găsit în Newton 1687g numit legea lui Newton. Conform legii a doua a lui Newton, forța este egală cu derivata impulsului în raport cu timpul. Prin urmare, ecuația (1) poate fi scrisă ca

în care - impulsul transferat de la un strat la altul, adică, impuls de flux pe întreaga suprafață. Semnul minus în această formulă este cauzată, de faptul că impulsul „curge“, în direcția de viteză descrescătoare

. Prin urmare, fluxul de impuls și derivatul de semne opuse. Aici, vâscozitatea arată cantitatea de puls (flux de impulsuri) este transferat printr-o unitate de suprafață pe unitate de timp, la un gradient de rată egală cu unitatea.

Vâscozitatea se măsoară în kilograme per metru pe secundă sau Pascali-secunde, adică, . Formula experimentala Newton (2) pot fi derivate folosind molecular - teoria cinetică. Aceasta conduce la o expresie pentru vâscozitatea

molkul medie a vitezei termice - - aici drumul liber de molecule, - densitatea lichidului sau gazului. Viscozitatea este un important caracteristici fizice și tehnice ale substanței și depinde de temperatură și de natura substanței. Cu creșterea temperaturii, vâscozitatea scade.