Додаткові теоретичні відомості. Визначення коефіцієнта в’язкості рідин

Лабораторна робота №5

" Визначення коефіцієнта в’язкості рідин"

Мета роботи: ознайомитися з методами визначення коефі­цієнта в'язкості. Визначити коефіцієнт в'язкості розчину гліцерину.

Контрольні питання для підготовки до лабораторної роботи

1. Стаціонарний плин рідини. Лінії та трубки струму. Рівняння неперервності струменя. Лінійна та об'ємна швидкості рідин.

2. Енергія потоку рідини. Рівняння Бернуллі. Розподіл тиску рідини при плині по трубах змінного та постійного перерізу.

3. Основні рівняння динаміки рідини. Ламінарний та турбулентний плин рідини. Плин в'язкої рідини по циліндричній трубці. Рівняння Пуазейля, Гагена—Пуазейля. Гідравлічний опір.

4. Внутрішнє тертя в реальній рідині. Формула Ньютона для сил внутрішнього тертя. Коефіцієнт в'язкості рідини (абсолютне та відносне значення).

5. Ідеальна та реальна рідини. Ньютонівська та неньютонівська рідини В'язкість крові та її залежність від умов плину по судинах.

6. Способи визначення в'язкості рідини (капілярний віскозиметр, метод Стокса).

Практичні навички

1. Трактувати механічні моделі в’язко пружних властивостей біологічних тканин.

2. Пояснювати закон Гука.

3. Класифікувати види деформацій.

4. Визначати модуль Юнга та коефіцієнт Пуассона.

5. Аналізувати діаграми в’язкопружні властивості деяких біологічних тканин.

6. Трактувати основні фізичні поняття біоореології та геодинаміки.

7. Пояснювати явища поверхневого натягу та в’язкості рідин.

8. Трактувати газову емболію як фізичне явище.

9. Демонструвати навички вимірювання коефіцієнтів поверхневого натягу та в’язкості рідин.

10. Пояснювати фізичні основи методів вимірювання в’язкості крові й методів вимірювання тиску крові та швидкість кровообігу.

Додаткові теоретичні відомості

Сукупність методів, які використовуються для вимірювання коефіцієнта в'язкості, називають віскозиметрією, а прилади, які застосовуються для цієї мети, віскозиметрами. Коефіцієнти в'язкості, значення яких лежать у межах 10-10 Па х с, визначаються за допомогою капілярних віскозиметрів.

Капілярний метод базується на використанні формули Гагена-Пуазейля, згідно з якою об'єм рідини V, що протікає за час t через капіляр довжиною l та радіусом R при наявності перепаду тиску ∆Р на кінцях капіляра, дорівнює:

Для вертикального капіляра перепад тиску зумовлений гідростатичним тиском стовпа рідини висотою h, тобто ∆P = ρgh, де р - густина рідини.

За цими формулами знаходять в'язкість рідини

Враховуючи, що величини V, І, R та h є сталими для даного капіляра, та вводячи сталу віскозиметра с = πR⁴gh/(8lV), можна визначити значення в'язкості за формулою η = cρt.

Час протікання досліджуваної рідини через даний капіляр залежить від його параметрів, густини та в'язкості рідини. Вимірюючи цей час для протікання однакових об'ємів досліджуваної (t_x) та еталонної (t_em) рідин, отримаємо формули, які дозволяють визначити значення відносного (η_від) та абсолютного (η_aбc) коефіцієнтів в'язкості досліджуваної рідини:

В якості еталонної рідини, як правило, використовують дистильовану воду, в'язкість якої (η_еm) залежно від температури наведена в таблиці 2.