Визначення в’язкості рідин - студопедія

Прилади для вимірювання в'язкості називаються вискозиметрами. В'язкість рідин визначається за допомогою різних методів.

Метод падаючої кульки. При високій в'язкості рідини в'язкість можна визначити за швидкістю вільного падіння в рідині кульки відомого обсягу і маси. Коефіцієнт в'язкості обчислюють за рівнянням Стокса:

де r - радіус кульки; r і r0 - щільність матеріалу кульки і рідини відповідно; u - швидкість падіння кульки; g - прискорення вільного падіння.

З рівняння (10.5) випливає, що швидкість падіння кульки обернено пропорційна в'язкості рідини.

Метод витікання рідини через капіляр. Широко поширені капілярні віскозиметри, в яких в'язкість визначається за часом витікання певного об'єму рідини через капіляр. Для розрахунку в'язкості застосовують формулу Пуазейля:

h = pr 4 rt / (8lV). (10.6)

де V - об'єм рідини, що витекла за час t; інші позначення ті ж, що і у формулі (10.3).

На практиці зазвичай визначають відносну в'язкість, т. Е. Ставлення в'язкості досліджуваної рідини h до в'язкості будь-якої іншої рідини h0. яка відома. Тоді для одного і того ж віскозиметра з рівняння Пуазейля можна отримати відношення:

Якщо обидві рідини протікають через капіляр під тиском власної ваги, то ставлення Р / Р 0 можна замінити відношенням їх щільності r / r0.

Визначення в'язкості за допомогою ротаційних віскозиметрів. Перша конструкція ротаційного віскозиметра була запропонована Ф.Н. Шведовим. Основною частиною цього приладу є два коаксіальних (співвісних) циліндра, в кільцевої проміжок між якими поміщають досліджувану рідину. Зовнішній циліндр за допомогою електромотора обертається з постійною швидкістю, разом з ним обертається і рідина, передаючи обертання внутрішнього циліндра. Останній підвішений на пружною нитки і закручується на деякий кут до тих пір, поки момент сили крутіння не стане рівним моменту сили тертя. Чим більше в'язкість рідини, тим більше кут повороту внутрішнього циліндра.

У ротаційному віскозиметрі М. П. Волоровіча досліджувану рідину заливають в кільцевої зазор між циліндрами. Один з циліндрів (зазвичай внутрішній) приводять в обертання, наприклад, за допомогою блоку, вантажу і шнура. В'язкість знаходять, визначаючи число обертів циліндра, що обертається в одиницю часу. Чим більше в'язкість рідини, тим повільніше циліндр обертається.

В'язкість рідини розраховують за формулою

де m - маса вантажу, що обертає циліндр; m0 - маса вантажу, необхідна для подолання тертя в підшипниках (1-2 г); n - частота обертання внутрішнього циліндра; К - постійна, що залежить від радіуса внутрішнього і зовнішнього циліндрів, шківа і висоти частини циліндра, що обертається, занурюваної в рідину.

На практиці часто застосовують не абсолютні, а відносні методи визначення в'язкості, що дозволяє виключити з розрахунків константи приладів. Вимірюють час падіння кульки, час закінчення або інші параметри для стандартної рідини, а потім для досліджуваної рідини. Оскільки значення в'язкості пропорційні виміряним величинам, то, знаючи в'язкість стандартної рідини, можна обчислити в'язкість досліджуваної. Так як в'язкість сильно залежить від температури, її вимірюють при постійній температурі, термостатіруя прилад.

Всі рідини, що підкоряються законам Ньютона і Пуазейля, називаються нормальними або ньютоновскими; системи же, здатні текти, але не підкоряються рівнянню Ньютона, називають аномальними.