Часть 2. Определение концентрационной зависимости вязкости жидкостей с помощью капиллярного вискозиметра (метод Оствальда).

Цель работы: Изучение закономерностей течения вязких жидкостей, приобретение навыков работы с капиллярным вискозиметром, проведение измерений концентрационной зависимости вязкости и анализ внутренних свойств жидкостей на основе проведенных исследований.

Приборы и принадлежности: капиллярные вискозиметры, заполненные растворами известной концентрации, секундомер.

Принцип работы капиллярного вискозиметра основан на зависимости объемного тока жидкости от параметров сосуда, известной, как закон Пуазейля.

Закон Пуазейля  представляет собой формулу для расчета объемной скорости течения, если течение жидкости ламинарное. Объемной скоростью Q называется объем жидкости (V), протекающий через поперечное сечение сосуда за единицу времени, Q= V/ t.

Q - объемная скорость жидкости (м³/с),

ΔP=P₁- P₂ - разница давлений на концах трубки (Па), 

r- внутренний радиус трубки (м), 

l- длина трубки (м),

η – коэффициент динамической вязкости жидкости (Па с),

π— отношение длины окружности к диаметру, π = 3.14

Капилляр это трубка очень малого сечения. Для измерения коэффициента вязкости жидкости применяют капиллярные вискозиметры. Измерение вязкости этим методом заключается в измерении времени истечения жидкости из резервуара определенного объема через капилляр определенного радиуса под действием гидростатического давления, которое создается разностью уровней исследуемой жидкости в коленах вискозиметра.

Капиллярный вискозиметр Оствальда представляет собой U-образный трубку, в узкое колено которой впаян капилляр, (рис). Выше капилляра находятся два шарообразных расширения. Выше и ниже ближнего к капилляру расширения на колене нанесены метки, которые позволяют фиксировать объем, протекающей через капилляр жидкости. Верхнее расширение предохраняет от выброса жидкости из колена в процессе работы с прибором.

Порядок выполнения работы:

1.    Несколько капиллярных вискозиметров, заполненных растворами глицерина в воде различной концентрации, укреплены в вертикальной плоскости. На каждом из вискозиметров указана концентрация раствора С, % и аппаратное число к. Запишите эти данные в соответствующие ячейки таблицы, столбцы 1 и 2. В столбец 3 запишите значения плотностей бинарных смесей системы глицерин-вода.

2.    Приготовьте секундомер. С помощью шприца поднимите уровень жидкости в капиллярном колене определенного вискозиметра выше отметки 1, и, убрав шприц, наблюдайте за понижением этого уровня. Когда уровень жидкости проходит метку 1, нажмите « старт» на секундомере, а при прохождении метки 2 нажмите « стоп». Так находят t - время прохождения жидкостью данной концентрации по капилляру.

3.    Для каждой концентрации измерение повторяется 3 раза. Результаты занесите в таблицу измерений, столбец 4.

Таблица измерений

С, %	к	ρ, кг/м3	t, c	10-3(Па с)	10-3(Па с)
1	2	3	4	5	6
20%			t1= t2= t3=
40%			t1= t2= t3=
60%			t1= t2= t3=
70%			t1= t2= t3=
80%			t1= t2= t3=

3.    Постройте график зависимости коэффициента вязкости от концентрации жидкости. Укажите погрешности измерений на графике.