Flydende viskositet er et mål for den indre friktion af en væske. Væsker med høj viskositet strømmer langsomt, mens væsker med lav viskositet strømmer hurtigt. Lava har en relativt høj viskositet; vand har en relativt lav. Du kan måle en væskes viskositet ved at måle en kugles hastighed, når den falder gennem væsken. Kuglens hastighed kombineret med kuglens og væskens relative densitet kan bruges til at beregne væskens viskositet.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Ved at måle hastigheden af en metalkugle, der er faldet i en væskebeholder, kan du bestemme væskens viskositet.
Beregning af tætheden af bolden
Mål massen af din kugle ved hjælp af din balance. Antag for eksempel, at boldens masse er 0,1 kg (kg).
Find kuglens radius ved først at måle diameteren (afstanden på en lige linje gennem kuglen i den bredeste del). Del diameteren med 2; dette giver radius på din bold. Beregn kuglens volumen ved at tilslutte radius til ligningen for kuglens volumen. Antag, at kuglelejet har en radius på 0,01 meter (m). Lydstyrken vil være:
V = \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3 = \ frac {4} {3} \ pi 0.01 ^ 3 = 0.00000419 \ text {m} ^ 3
Beregn kuglens tæthed ved at dividere dens masse med dens volumen. Tætheden af bolden i eksemplet vil være:
d = \ frac {0.1} {0.00000419} = 23.866 \ text {kg / m} ^ 3
Beregning af væskens tæthed
Mål massen af din graduerede cylinder, når den er tom. Mål derefter massen af din graduerede cylinder med 100 ml væske i den. Antag at den tomme cylinder havde en masse på 0,2 kg, og med væske var dens masse 0,45 kg.
Bestem væskemassen ved at trække massen af den tomme cylinder fra cylindermassen med væsken. I eksemplet: Væskemasse = 0,45 kg - 0,2 kg = 0,25 kg
Bestem væskens densitet ved at dividere dens masse med dens volumen. Eksempel:
d = \ frac {0.25 \ text {kg}} {100 \ text {mL}} = 0.0025 \ text {kg / mL} = 2.500 \ text {kg / m} ^ 3
1 ml er lig med 1 cm3 og 1 million kubikcentimeter er lig med 1 kubikmeter
Måling af væskens viskositet
Fyld din høje graduerede cylinder med væsken, så den er ca. 2 cm fra toppen af cylinderen. Brug din markør til at markere 2 cm under væskeoverfladen. Marker en anden linje 2 cm fra bunden af cylinderen.
Mål afstanden mellem de to mærker på den graduerede cylinder. Antag at afstanden er 0,3 m.
Lad kuglen gå på væskeoverfladen, og brug dit stopur til at tidsindstille, hvor lang tid det tager for bolden at falde fra det første mærke til det andet mærke. Antag, at det tog bolden 6 sekunder at falde afstanden.
Beregn hastigheden på den faldende kugle ved at dividere den afstand, den faldt, med den tid det tog. I eksemplet:
v = \ frac {0,3 \ text {m}} {6 \ tekst {s}} = 0,05 \ tekst {m / s}
Beregn væskens viskositet ud fra de data, du har indsamlet:
\ text {viscosity} = \ frac {2 (\ text {ball density) - \ text {liquid density}) ga ^ 2} {9v}
hvor g = acceleration på grund af tyngdekraften = 9,8 m / s2 a = kuglelejets radius v = kuglelejets hastighed gennem væske
Sæt dine målinger i ligningen for at beregne væskens viskositet. For eksemplet vil beregningen se sådan ud:
\ text {viskositet} = \ frac {2 (23,866-2,500) (9,8) (0,01) ^ 2} {9 (0,05)} = 93,1 \ tekst {pascal sekunder}
Ting, du har brug for
- Balance
- Målerpind
- Stor gradueret cylinder
- Lille metalkugle
- Markør
- Stopur