Предмет на изследване на зависимостта на вискозитета от температурата
Познанията, натрупани от тази работа ще се изисква, когато се разглежда физиология хемодинамиката на стола, пропедевтика вътрешни болести, както и в изследването на биологични и лечебни свойства на течности в отделите на вътрешна медицина, фармакология и др.
Цел: За определяне на температурната зависимост на вискозитета на флуида и енергията активирането на молекулите.
За да се постигне целта е необходимо:
а) разглежда литературата [1] Свързани работа, вижте "Потокът и свойствата на течности".
б) Отговорете на въпросите.
1. Това е причината за вътрешното триене на флуида по отношение на молекулна теория?
2. Как е закона на Нютон за движението на реална течност?
3. Какво се нарича на вискозитета на течността?
4. Какво е Нютонов флуид и nentonovskaya?
5. В какви единици се измерва вискозитета?
7. Какви методи за измерване на вискозитета, използвани в медицината?
8. Какво характеризира динамичната и кинематичен вискозитет?
9. Напишете и обяснете израз за силата Стоукс и силата на Архимед.
10. Какви са силите, които действат върху топката, попадащи в вискозна течност? Тъй като тези сили са свързани един с друг в случай на стабилно движение?
11. Какво се нарича ламинарен и турбулентен поток? Какво определя броя на Рейнолдс?
12. Както е зависим коефициент на вътрешно триене на течности и газове на температурата? Обяснете на тези отношения на основата на молекулно-кинетичната теория на структурата на материята.
13. Каква е разликата на механизма на вътрешно триене на газове и течности?
14. Какво се нарича активиране енергия на течността?
Теоретична основа на научните изследвания
А). Вискозитетът на течности и газове
Появата на вътрешно триене на газове или течности поради различни причини. В газове, където средното разстояние между молекули на хиляда пъти размера на молекули, силата на взаимодействие между молекули е толкова малка, че движението на молекули от сблъсък на сблъсък се случва в права линия. Появата на вътрешни сили на триене в газовете се причинява само от взаимното проникване на молекулите от един слой към друг. Молекули на проникват бързо слой 2 на слой 1, предаване някои инерция молекули на този слой. Това действие е еквивалентно на слой 1 на сила по посока на движението му. На свой ред молекули инфилтрирани от бавно слой 1 до 2 слой даде някои скорост, която води до инхибиране на слой 2, и това е еквивалентно на сила F в обратна посока. Тъй като броят на молекули, които проникват от слой 1 до слой 2, и обратно, средно, еднакво добре толерирани от тях импулса различни (скорост слоя са различни), феномен на вътрешно триене в газове настъпва насочване молекули скорост в посока от по-бързо слой бавно ( от слой 2 на слой 1). Следователно, феномена на вътрешно триене заедно с дифузията и топлопроводимост отнася до явленията транспорт. Трябва да се помни, че вискозитетът на ден газове се увеличава с температура (η
В течности, плътността на която е хиляди пъти по-голяма от плътността на газа, средното разстояние между молекулите е сравнима с техните размери. Следователно, силите на взаимодействие между молекулите в телесни течности не могат да бъдат пренебрегнати и те засягат взаимното движение на един спрямо други молекули. Освен това, молекули на течността (за разлика от газови молекули) изпълняват вибриращо движение относителните времеви позиции на равновесие, промяната им в интервали. Долната температурата на течността, по-малко молекулите променят равновесно положение, и заместване на един спрямо други молекули трудно. Следователно, вискозитетът на течността се увеличава с намаляване на температурата. Така, вискозитетът на течности се дължи на взаимодействието на молекулите и специалното естество на тяхната термична движение.
механизми за трансфер (дифузия, топлинна проводимост, вискозитет) течности и газове се различават значително поради разлики в тяхната структура. Молекули в течността, разположени близо един до друг, така че свойствата на течности определят до голяма степен от естеството на междумолекулни сили. Всяка молекула на течността е заобиколен от всички страни от "съседи", разположени на разстояние от него средно разстояние, в близост до r0. Термичната движение на молекулите се намалява главно колебания в потенциала и създаден от непосредствената околна среда (обем и време локализация) и скача от едно място на друго локализация. По този начин, на една молекула на течността променя позицията си за 10 8 пъти, като двете скокове на 10 3 -10 5 трептения.
минимална необходима енергия молекула за преодоляване на бариерата потенциал на силите на взаимодействие с непосредствената околна среда, и преминете към нова позиция на равновесие, нарича активиране на енергия ɛ на течност.
Пълната версия на една молекула от действията на всички останали трябва да бъдат изразходвани топлина на изпарение. На реда на подреждане на молекули унищожаване трябва да бъдат изразходвани топлина на стапяне. енергийна стойност активиране е между топлина на изпаряване и топлина на стапяне.
Уравнението на прехвърляне за течности официално запазва същата форма като за газове. Въпреки това, поради различен механизъм трансфер на коефициента на инерция израз за газ и течност са различни. РЕЗЮМЕ вътрешно триене явление течност се състои в това, че молекулите под действието на външни сили правят скокове предимно в посока на тази сила. Най-способни на течност молекули се движат от една миг към друг равновесно положение, толкова по потока и понижаване на вискозитета на течността. Под флуиден поток осъзнават реципрочен на вискозитет.
За разлика от температурата на газа се увеличава вискозитета намалява течни. В критична стойност на коефициента на температура на вискозитета на течността и парата са подравнени.
Зависимостта на вискозитет от температурата за течности е описано със следната формула:
Когато - коефициент вискозитет, W- активиране на енергия, Т- абсолютна температура, к- Болцман константа, A- съотношение, което зависи от температурата.
С малки температурни интервали множител може да се счита постоянно.
От формула (1) с A = CONST ние получаваме
Това уравнение е уравнение на права линия
Ъгълът на допирателната линия представлява коефициент на наклона. Познаването на константата на Болцман, че е възможно да се изчисли енергията на активиране на флуида.
Б) Определяне на метод течност вискозитет Stokes
където R - радиусът на топката; - плътност на топката; 0 - плътност на течността.
Силата на гравитацията и константата на подемната сила. FC съпротива сила е пряко пропорционално на скоростта и поради началния етап е по-малка от силата на тежестта, и топката попада ravnouskoreno. В този случай, се увеличава съпротивителните сили, и идва време, когато и трите сили са балансирани. Топката започва да се движи равномерно:
За да се определи вискозитета на течността взети по метода на Stokes висок цилиндричен съд с течност, за да се изследва (фиг. 3). На кораба има два пръстеновидни етикети А и В са разположени на разстояние L от друг. Нивото на течността трябва да бъде над горната маркировка l0 = 4 ... 5 см, така че по време на преминаването на топката покрай горната маркировка неговата скорост може да се счита за установена.
Хвърляне на топката в съда, да кажем хронометър време т преминаване лъжичка L = разстояние AB между двете марки.
Ние трансформират с формула (1), чрез заместване на изразите за скоростта U = л / т и радиус R диаметър г крушка за смяна:
където: - топка плътност, 0- течност плътност, - динамичен вискозитет, g- земно ускорение, d- топка диаметър, t- време на движение на топката от етикет маркер А до В, Ь разстояние между марки.
Уравнение (2) е валиден само когато топката попада в един безкраен среда. Ако топката попада по оста на тръба с диаметър D на това е необходимо да се разгледа влиянието на страничните стени.
Когато г диаметър топка пада в цилиндрична тръба с диаметър D, височина ч дава сметка за влиянието на границите:
По този начин, знаейки, плътността на топката и течност материал, радиусите топчета и скорост на кораба стабилен движението на ф топката. от формула (3) може да се изчисли динамичен вискозитет на течността.
Изпълнението на задачите в лабораторията
Чрез промяна на температурата на водата, измерена по време на топката спад в тръбата. Изчислява вискозитета на вода при различни температури. Нанасят. На втория график за изчисляване на енергията на активация на водата.
ТЕХНИЧЕСКА ПОДДРЪЖКА ИЗСЛЕДВАНИЯ
Лабораторни упражнения се извършва монтажа на PHYWE компанията (фиг. 1)
Настройката на лаборатория пада топка вискозиметър, който е свързан с нагревателен елемент. Нагревателният елемент се спуска в водна баня. На нагревателен елемент може да се регулира температурата. С помпа загрятата вода постъпва в вискозиметър. Използването на хронометър времето е разположен в топка падането течността.
Фиг. 1General оглед на експерименталния настройка.
Методи на изследване
1) Излива се в баня от студена вода, така че водата не достига до краищата на 5 cm.
2) Включване на инсталацията в мрежата. Включване на нагревателните елементи.
3) След като водата изпълва вискозимер, разположен на температурата на нагряване елемент на 10 ° С (виж температура електронен термометър).
4) Измерване на шублер, диаметърът на стъкло крушка. Изчислете плътността на топката материал с формула. където - обем на топката, m = 4 G - тегло на топката.
5) Когато се установи желаната температура, отворите вискозимер и понижаване на стъкло топката назад.
6) Измерване шублер вътрешен диаметър вискозиметър тръба. Близо вискозиметър (ако топката се удари в вискозиметър на въздушния балон, е необходимо да се карам със стъклена пръчка!).
5) Завъртете вискозиметър и имайте предвид времето, което минава екстремните етикети.
6) Повторете измерването 5 пъти, като всеки път се обърна вискозиметър. Изчислява се средната стойност на времето. Измерванията, изброени в таблица.
7) Повторете стъпки 4-6, повишаване на температурата на водата до 50 ° С с нараствания от 5 ° С
8) Измерете разстоянието, изминато от топката във вискозиметър.
9) Изчислява вискозитета на формула течност За всяка температура (2) (плътност на вода = 1000 кг / м 3). Резултатите са посочени в таблица.
10) Изграждане на парцелите.
11) Във втората схема, се изчислява съотношението като ъгъл на допирателната линия на наклона с говедото на ос. Изчислете активиране енергия на течността.
12) се направи заключение за естеството на течност вискозитет в зависимост от температурата.