Изследване на зависимостта на течност вискозитет от температурата
Lab 21
Проучване зависимост от течност вискозитет с температура.
Механизми на вискозитет в газове и течности се различават значително. В течности, разстоянието между молекулите е много по-малко, отколкото в газове. Следователно движението на молекули в течности, предимно засяга междумолекулни взаимодействия, ограничаване на тяхната подвижност. Вискозитет на течности значително по-голяма от тази на газове намалява с повишаване на температурата (у газове обратно).
течни молекули могат да изпълняват малки трептения само в ограничени междумолекулни разстояния. Въпреки това, от време на време в резултат на вибрираща колебания молекула може да получи от съседните молекули излишната енергия достатъчно за извършване на скок от определено разстояние. На новото място на частицата ще прекарат известно време тон. вибриращо, докато тя отново няма да получи в резултат на колебания в необходимата мощност за скок; отново тя ще направи скок и т.н. Такива вибрации, промяна на нередовен - .. Това е топлинна движението на течни молекули. В фигуративен израз Frenkel Frenkel молекулите в течността са номадски, в който краткосрочни трансфери се заменят със сравнително дълги периоди от "уреждат" живот. Средната време т «уреден» молекули на живота се нарича време за релаксация. Това зависи от температурата. С повишаване на температурата т намалява много бързо, което води до увеличаване на мобилността на течни молекули и следователно намаляване на вискозитета.
За течен молекула да скочи от един равновесие положение до друго, трябва да се прекъсне връзката със съседните молекули. Това изисква някои изразходваната енергия W. т.е. молекула трябва да преодолее потенциалната височина бариера W. W за стойност се нарича активиране на енергия.
Продължителност на молекулата в този сайт течността се определя от вероятността за молекулите да получават достатъчно енергия да скочи W .. Но това вероятно се изразява чрез закона на Болцман
Тук п е броят на молекули на единица обем, чиято енергия е равна на W. n0 - брой молекули на единица обем на енергия W = 0.
Колкото по-голяма вероятността на енергия молекула W. по-малка ще бъде "уреждане» т. т.е. , Следователно, можем да запишем израз за средното време за релаксация
.
Модификатор А има значение на период на колебание на молекулата.
Очевидно е, че по-течност ще тече (толкова нисък вискозитет) от по-малко време, т «разплащания" молекули. Ето защо, толкова повече има скок.
Тези съображения водят до израза за коефициента на вискозитет, наречен уравнение Fraenkel-Андраде
Модификатор С, принадлежи към тази експресия зависи от вида на течността, честотата на молекулните вибрации и температура (
T). При нормални температури (КТ
Логаритъм на формула (1)
Нанасят срещу представлява права (фиг.1). От наклона на тази линия може да се определи за активиране на енергия W.
к - е Болцман постоянна.
Това е енергията за активиране на една молекула.
Енергията на активиране при изчисляването на мол флуид
Като референтни данни за vodyWM "16 J / мол.
В този документ, експериментално определеното съотношение на вискозитета на водата при различни температури и въз основа на тези измервания се определя от енергията на активиране.
Експериментално коефициента на вискозитет се измерва с вискозиметър падане топка (метод Stokes).
На крушка има три сили: тежестта R. надолу; силата на вътрешно триене и плаваемост FB. нагоре. Топката попада бързо в началото, но след това много бързо равновесие се случи, т.е.