To tylko jedna z 4 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
I Pracownia Fizyczna Wyznaczanie względnego współczynnika lepkości cieczy za pomocą lepkomierza Ostwalda. I. WSTĘP TEORETYCZNY. Przepływ płynu może mieć bardzo różny charakter. Przepływ nazywamy stacjonarnym, gdy w określonym punkcie przestrzeni prędkość v przepływu płynu jest stała, niezależna od czasu. W sąsiednim punkcie prędkość może być inna, lecz również jest zależna od czasu. Przepływ nazywamy laminarnym, gdy wszystkie cząstki płynu poruszają się po torach równoległych do siebie. Wtedy ruch płynu sprowadza się do przesuwania się (poślizgu) warstw płynu względem siebie. Przepływ laminarny ma charakter najprostszy. Podczas przepływu cieczy mamy do czynienia z przesuwaniem się jednych jej warstw względem drugich i opór, jaki temu towarzyszy, słusznie może być nazwany lepkością (tarciem wewnętrznym). Właściwości różnych cieczy z punktu widzenia ich lepkości charakteryzuje wielkość zwana współczynnikiem lepkości. Definicja tego współczynnika opiera się na wynikach badań eksperymentalnych Newtona. Jeżeli z przepływu laminarnego wyodrębnimy dwie warstwy o powierzchni S, odległe od siebie o ∆h to ich prędkości będą się różniły o ∆v, a siła lepkości działająca na każdej z warstw wyraża się wzorem : F S v h = ⋅ ⋅ η ∆ ∆ (1) Gdzie η oznacza współczynnik lepkości charakterystyczny dla danego ośrodka zwany także dynamicznym współczynnikiem lepkości, w celu odróżnienia od tzw. kinematycznego współczynnika lepkości, równego stosunkowi η/ρ , gdzie ρ oznacza gęstość ośrodka. Kierunek siły F na każdej warstwie cieczy jest przeciwny do kierunku prędkości względnej danej warstwy. Siła ta dąży do zmniejszenia prędkości warstwy poruszającej się szybciej i do zwiększenia prędkości warstwy poruszającej się wolniej. Dzięki występowaniu tych sił istnieje w przepływającej cieczy dążność do wyrównania prędkości w różnych obszarach przepływu. W zjawiskach lepkości, dzięki ruchom cieplnym cząstek cieczy lub gazu, mamy do czynienia z transportem pędu od elementów cieczy poruszających się szybciej do elementów poruszających się wolniej. Pomiary współczynników lepkości przeprowadza się rozmaitymi metodami. Jako przykład można podać dwie metody : metodę Poiseuille’a opartą na badaniu przepływu
(…)
… wyporu
W= 3
(8)
1
3) siła Stokesa
F=6πηrv
W pierwszym stadium spadania kulki w cieczy prędkość jej rośnie. Równocześnie, zgodnie ze
wzorem (6), rośnie siła Stokesa. Przy pewnej wartości prędkości v następuje zrównoważenie
się sił :
P=W+F
(9)
i od tej chwili kulka odbywa już ruch jednostajny. Prędkość v tego ruchu można znaleźć
doświadczalnie mierząc pewien odcinek drogi s i odpowiadający mu czas…
… ruchu płynu charakteryzuje to, że cząstki
płynu nie poruszają się w kierunku równoległym do osi przewodu, lecz wykonują ruchy
nieuporządkowane o różnych kierunkach prędkości. Takiemu zachowaniu się cząstek
towarzyszy powstawanie w płynie nieregularnych linii prądu i powstawanie wirów.
Kryterium przejścia ruchu laminarnego w burzliwy zostało ustalone przez Reynoldsa przez
wprowadzenie pewnej liczby bezwymiarowej, zwanej obecnie liczbą Reynoldsa, związanej z
gęstością ρ i z współczynnikiem lepkości η płynu, z jego prędkością oraz z wymiarami
przewodu. Liczba Reynoldsa Re w przypadku przewodu kołowego równa się :
ρ ⋅d⋅ v
Re =
η
(12)
Przy przepływie płynu przez gładkie, proste przewody o przekroju kołowym ruch jest
laminarny, gdy Re < 2300 , a burzliwy, gdy Re > 3000 (wartości te są przybliżone…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)