Determinarea coeficientului de vascozitate al lichidelor

Determinarea coeficientului de vascozitate al lichidelor

A.Consideratii teoretice

Avand un fluid in miscare, straturile acestuia se vor misca fiecare cu o anumita viteza, determinand aparitia unor forte de frecare interne F. Legea frecarii interne a fost stabilita de Newton;

dF=- si arata ca forta de frecare dintre cele doua straturi fluide in curgere este proportionala cu aria suprafetei straturilor respective si cu gradientul vitezei pe directia normala vitezei.

Marimea reprezinta coeficientul de vascozitate dinamica. In S.I. unitatea de vascozitate este:

Vascozitatea cinematica     se obtine impartind vascozitatea dinamica cu densitatea:

I.Metoda lui Poiseuille sau metoda curgerii unui fluid printr-un tub capilar; aceasta metoda este folosita in cazul curgerii reale a fluidelor prin tuburi cu raze mici.

Relatia in acest caz devine: dF= -

Vom obtine pentru vascozitatea dinamica valoarea:

unde este diferenta de presiune, care se manifesta pe suprafata bazelor tubului de lungime l. Cu ajutorul ultimei relatii se pot obtine experimental coeficientii de vascozitate dinamica si cinematica.

Se vor folosi doua lichide de densitati si caracterizate de si si se va masura timpul de curgere t₀ si t prin acelasi capilar pentru doua volume egale de lichid.

Prin impartire vom obtine:

dar rezulta deci iar pentru vascozitatea cinematica:

I.B.Metodica experimentala

Dispozitivul experimental (fig 8.) este format dintr-o biureta, avand diametrul tubului de 1,5 mm. In interiorul biuretei este montat un dispozitiv pentru incalzirea lichidului, un termometru si un agitator. Corpul biuretei este izolat de exterior printr-un invelis adiabatic.

Modul de lucru

Se pune 200 ml de ulei in biureta.

Se determina timpul de scurgere a uleiului la temperatura camerei

Se determina timpul de scurgere pentru sase temperaturi diferite. Stiind ca pentru apa distilata aflata la 18-20⁰C timpul de scurgere este de t₀=52 s, se poate calcula

Fig.8. Dispozitiv experimental - Biureta

Datele se trec in tabelul urmator:

Erorile se calculeaza dupa formula:

II.Metoda lui Stokes

Avand o sfera de raza r si densitate care se deplaseaza cu o viteza constanta v intr-un lichid de densitate , putem scrie:

F_r = 6

Asupra bilei vor actiona: greutatea proprie G, forta arhimedica F_A si forta de rezistenta F_r. Daca viteza de deplasare a bilei este constanta, rezultanta fortelor ce actioneaza asupra sferi este nula:

relatie ce permite calcularea vascozitatii dinamice a lichidului considerat, cunoscand raza si densitatea bilelor, precum si densitatea fluidului.

II.B. Metodica experimentala

Se studiaza un cilindru din sticla care contine lichidul de studiat si pe care se traseaza doua repere, astfel ca pana la primul reper, sa putem afirma ca viteza bilei se stabilizeaza. %n acest mod intre repere bila se deplaseaza cu o viteza constanta.

Mod de lucru

Se folosesc bile de diferite densitati (), care se lasa sa cada in cilindru, masurandu-se timpul de cadere intre cele doua repere.

Se determina viteza de cadere, masurandu-se distanta dintre repere, se cronometreaza timpul si se obtine viteza cu formula:

v=

Se repeta de 5-6 ori experienta.

Erorile se calculeaza folosind formula: