Определяне на течност вискозитет съгласно метода Stokes

Цел: да се определи вискозитета на течната метода на Stokes.

Необходими инструменти и аксесоари: стъклен цилиндър

напълнена с глицерин, оловни топки, микрометър, хронометър и линийка.

Всички реални течности и газове в по-голяма или по-малка

присъща степен на вътрешно триене, наричан още вискозитет.

В течности, вътрешното триене се дължи на междумолекулни сили.

Разстоянието между течни молекули са сравнително малки, но значителна сила взаимодействие. Молекулите на течността, като твърди частици тялото осцилира около състояние на равновесие, след известно време молекула скокове на нова позиция. Този път се нарича заседнал живот ". Молекулата Средно време" '' Заседнал живот "на молекулите се нарича време за релакс с повишаване на температурата и намаляване на времето за релаксация налягане намалява, в резултат на течност мобилност и ниския си вискозитет зависимостта на течност вискозитет на температура е сложен ..; повече молекули променят своята позиция на равновесие, по-течност и по-малко вискозен течност, напр. вискозитет на флуида е пряко пропорционална на времето на релаксация.

Механизмът на възникване на сили на вътрешно триене (вискозитет), от гледна точка на молекулно - кинетичната теория е както следва. Потокът на течни молекули участват едновременно в две движения: случаен термични, средната скорост е равна. и методично придвижване на дебит. Скоростта е много по-малко, отколкото. т.е. (). При разглеждане на вътрешното триене ние се интересуваме от средната инерцията на молекула в потока течност.

Да предположим, че има два съседни слой течност се движат успоредно един на друг и с различна скорост. При преместване един слой спрямо друга на реална течност, има вътрешна сила на триене насочени тангенциално към повърхностните слоеве. Действието на тези сили се проявява в това, че тази част от слоя, движещи се по-бързо на слоя, движейки се бавно ускоряване действа сила. От същия слой, движещи се по-бавно от слой се движи по-бързо, спирачна сила актове.

Да предположим, че в някакъв момент от време има слоеве и импулси. Поради топлинна движение на молекули възниква непрекъснат преход от един слой към друг. След като в другия слой, молекулата претърпява сблъсъци с молекулите на този слой, при което тя или изпраща излишък от неговата скорост към други молекули (ако е пристигнал от леглото, движещи бързо) или увеличава скорост поради други молекули (ако е "плава" на слой, движещ се по-бавно). В резултат на това инерция слой се движи бързо намалява и слой бавно се увеличава. Следователно, слоевете се държат като че слоят, скоростта е по-голяма от силата на спиране на неговото движение се прилага, и слой е по-малка от скоростта - същия модул сила ускоряване на движението му. По този начин, причината за вискозитет (вътрешното триене) е прехвърлянето на импулс от един слой към друг. Тя е създадена експериментално, че захранващия модул вътрешно триене, приложен към сайта. лежи на границата между слоевете, определени от формула

където - района на границата между слоевете на повърхността, върху която сила действа. Размер - показва колко бързо променяща се скорост по време на прехода от отделните слоеве в посоката. перпендикулярна на посоката на движение на слоевете, и се нарича градиента на скоростта. В тази формула - пропорционално нителен фактор в зависимост от естеството и състоянието на течността се нарича вискозитет.

Това уравнение (1) е намерен в Newton 1687 грама нарича закон на Нютон. Според втория закон на Нютон, сила е равна на производната на инерция по отношение на времето. Ето защо, уравнението (1) може да се запише като

при което - инерцията прехвърля от слой на слой, т.е. кинетична енергия по повърхността. В знак минус в тази формула е предизвикано от факта, че инерцията се "влива" в посока на намаляване на скоростта

. Следователно, кинетична енергия и производното на противоположни знаци. Тук, вискозитетът показва количеството на импулси (импулс поток) се прехвърля през единица площ за единица време при градиент ниво, равно на единица.

Вискозитетът се измерва в килограми на метър в секунда или Pa-секунди, т.е. , Newton експериментален формула (2) могат да бъдат получени като се използва молекулно - кинетичната теория. Така се получава израз за вискозитета

тук - средна скорост топлинна molkul, - средният свободен пътя на молекули, - плътност на течност или газ. Вискозитетът е важно физически и технически характеристики на веществото и зависи от температурата и от естеството на веществото. С повишаване на температурата, вискозитетът намалява.