Лабораториялық жұмыс. Сұйықтың тұтқырлығы – әртүрлі жылдамдықтарда қозғалатын сұйықтардың

Тұтқырлық

 

Сұйықтың тұтқырлығы – әртүрлі жылдамдықтарда қозғалатын сұйықтардың жеке-жеке қабаттарының ішкі жанасуы. Сұйықтардың ламинарлы қозғалысында барлық қабаттар біріне-бірі берілетін жылдамдықпен қабырғадан орталыққа параллель қозғалады. Егер бір-бірінен х-см қашықтықтағы екі қабаттың жылдамдықтары және тең болған жағдайда, бірінші қабаттың 1см қашықтықтағы екінші қабатқа өту жылдамдығы болып өзгереді.

F - үйкеліс күші осы мәнге және S- қабаттарының түйісу бетінің мәніне пропорционал:

(21)

 

Ішкі үйкеліс коэффициенті немесе тұтқырлық коэффициенті деп аталатын пропорционалды коэффициенті сұйықтықтың табиғаты мен температурасына тәуелді.

Тұтқырлық коэффициент мәнін (1) теңдеуден шығарады:

Мұнда Ғ күш беріледі, х – см, жылдамдық - см/сек, ал S – см².

Егер S = 1 және ,сонда .

Тұтқырлық коэффициенті немесе абсолютті тұтқырлық 1см² сұйықтыққа әсер ететін, бірінен-бірі қалыпты өсетін, параллель жылдамжықпен қозғалатын қабаттардың қозғалу жылдамдығы 1см/сек. белгіленетін сұйықтықтың күшіне тең.

Егер Ғ- динамен өлшенсе, - пуаз. Бір пуаз – сұйықтықтың ішкі үйкеліс өлшемі беттің әрбір см² 1динаға әсер етсе, артта қалған қабат жылдамдықтары 1см² 1см/сек. белгіленеді. Судың ішкі үйкеліс коэффициенті 20,5⁰ С-та 1 сантипуазаға (0,01пуаза) тең. 0⁰С судың абсолютті тұтқырлығы 1,79 сантипуазаға тең. Заттың абсолютті тұқырлығы 0⁰С –дегі су тұтқырлығына қатысы қалыпты тұтқырлық деп аталады

 

 

14-сурет.

 

 

 

Әртүрлі ерітінділердегі ішкі үйкеліс мәні әртүрлі: эфирге, спиртке аз болса, глицерин, кастор майы сияқты сұйықтарға үлкен мәнді болады. Сол сияқты коллоидты ерітінділердің тұтқырлығы да әртүрлі. Ол лиофобты коллоидтарды аз болса, лиофильділерде салыстырмалы көп. Коллоидты ерітінділердің тұтқырлығы сол сияқты электролиттер қатысына да тәуелді.

Тұтқырлықты сұйықтықтың капилляр арқылы өту жылдамдығымен де анықтауға болады.

Сұйықтықтың ламинарлы өтуіне Пуазеймен қондырылған империкалық цилиндрлік капиллярлар әсер етеді:

(22)

 

мұндағы, V – капиллярдан ағатын сұйықтық көлемі, см³;

r – капилляр радиусы, см;

P – сұйықтықтың қозғалуына әсер ететін күш, ;

t – ағу (өту) уақыты, сек;

l – капилляр ұзындығы, см; Осыдан (23) және .

Қатысты тұтқырлықты бірдей көлемдегі зерттелетін және стандартты ерітінділердің уақыт бойынша бір капиллярдан өтуінен анықтауға болады. Әдетте сулы ерітінділердегі стандартты сұйықтарға суды қолданады.

Қатысты тұтқырлықты өлшеу әдісі былай жазылады:

 

,

мұндағы, R – тұрақты мән.

Осыдан (3) формула мына түрге келеді: ,

және қатысты тұтқырлыққа:

 

 

мұндағы , , суға қатысты, ал және - зерттелетін сұйықтыққа қатысты.

Егер сұйықтықтың бірдей биіктіктегі баған күшінің әсер етуімен сұйықтық өтетін болса, онда қысым мен тығыздық қатынастарын алмастыруға болады:

 

_, соңынан, ; осыдан ;

 

немесе судың тұтқырлық коэффициентін бірлікпен белгілеп, мынадай формула алады:

(24)

 

Судың уақыт бойынша өтетін кейбір көлемдерін (секундомермен) анықтап және осындай көлемдегі зерттелетін сұйықтықтың тығыздығын біліп (судың тығыздығын бірлікпен алуға болады), (24) формула бойынша зерттелетін сұйықтықтың тұтқырлық коэффициентін (қатысты тұтқырлық) анықтауға болады.