Viskozita kapaliny je měřítkem vnitřního tření kapaliny. Kapaliny s vysokou viskozitou proudí pomalu, zatímco kapaliny s nízkou viskozitou proudí rychle. Láva má relativně vysokou viskozitu; voda má relativně nízkou hladinu. Viskozitu kapaliny můžete měřit měřením rychlosti koule, která propadá kapalinou. Rychlost koule v kombinaci s relativními hustotami koule a kapaliny lze použít k výpočtu viskozity kapaliny.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Měřením rychlosti kovové kuličky spadlé do nádoby s kapalinou můžete určit viskozitu kapaliny.
Výpočet hustoty koule
Změřte hmotnost míče pomocí své rovnováhy. Předpokládejme například, že hmotnost koule je 0,1 kilogramu (kg).
Najděte poloměr koule tak, že nejprve změříte průměr (vzdálenost přímky procházející koulí v nejširší části). Vydělte průměr o 2; tím získáte poloměr koule. Vypočítejte objem koule zasunutím poloměru do rovnice pro objem koule. Předpokládejme, že kuličkové ložisko má poloměr 0,01 metru (m). Objem by byl:
V = \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3 = \ frac {4} {3} \ pi 0,01 ^ 3 = 0,00000419 \ text {m} ^ 3
Vypočítejte hustotu koule vydělením její hmotnosti jejím objemem. Hustota koule v příkladu by byla:
d = \ frac {0,1} {0,00000419} = 23 866 \ text {kg / m} ^ 3
Výpočet hustoty kapaliny
Změřte hmotnost svého odměrného válce, když je prázdný. Poté změřte hmotnost odměrného válce se 100 mililitry (ml) kapaliny. Předpokládejme, že prázdný válec měl hmotnost 0,2 kg a jeho kapalina byla 0,45 kg.
Určete hmotnost kapaliny odečtením hmotnosti prázdného válce od hmotnosti válce s kapalinou. V příkladu: Hmotnost kapaliny = 0,45 kg - 0,2 kg = 0,25 kg
Určete hustotu kapaliny dělením její hmotnosti objemem. Příklad:
d = \ frac {0,25 \ text {kg}} {100 \ text {ml}} = 0,0025 \ text {kg / ml} = 2 500 \ text {kg / m} ^ 3
1 ml se rovná 1 cm3 a 1 milion kubických centimetrů se rovná 1 kubickému metru
Měření viskozity kapaliny
Naplňte svůj vysoký odměrný válec kapalinou, aby byl přibližně 2 cm od horní části válce. Pomocí značkovače označte značku 2 cm pod povrchem kapaliny. Další čáru označte 2 cm od spodní části válce.
Změřte vzdálenost mezi dvěma značkami na odměrném válci. Předpokládejme, že vzdálenost je 0,3 m.
Nechte míč jít na povrch kapaliny a pomocí stopek změřte, jak dlouho trvá, než míč spadne z první značky na druhou značku. Předpokládejme, že míči trvalo 6 sekund, než vzdálenost klesla.
Vypočítejte rychlost padající koule vydělením vzdálenosti, kterou dopadl, časem, který trvalo. V příkladu:
v = \ frac {0,3 \ text {m}} {6 \ text {s}} = 0,05 \ text {m / s}
Vypočítejte viskozitu kapaliny z údajů, které jste shromáždili:
\ text {viskozita} = \ frac {2 (\ text {hustota kuliček} - \ text {hustota kapaliny}) ga ^ 2} {9v}
kde g = gravitační zrychlení = 9,8 m / s2 a = poloměr kuličkového ložiska v = rychlost kuličkového ložiska skrz kapalinu
Zapojte svá měření do rovnice pro výpočet viskozity kapaliny. Výpočet by například vypadal takto:
\ text {viskozita} = \ frac {2 (23 866 2 500) (9,8) (0,01) ^ 2} {9 (0,05)} = 93,1 \ text {pascal sekund}
Věci, které budete potřebovat
- Zůstatek
- Měřicí tyč
- Velký odměrný válec
- Malá kovová koule
- Popisovač
- Stopky