Flytande viskositet är ett mått på den inre friktionen hos en vätska. Vätskor med hög viskositet flyter långsamt medan vätskor med låg viskositet flyter snabbt. Lava har relativt hög viskositet; vatten har en relativt låg. Du kan mäta en vätskas viskositet genom att mäta en sfärs hastighet när den faller genom vätskan. Sfärens hastighet, i kombination med sfärens och vätskans relativa densiteter, kan användas för att beräkna vätskans viskositet.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Genom att mäta hastigheten på en metallkula som tappats i en vätskebehållare kan du bestämma vätskans viskositet.
Beräkning av bollens densitet
Mät massan av din boll med hjälp av din balans. Antag till exempel att kulans massa är 0,1 kg (kg).
Hitta kulans radie genom att först mäta diametern (avståndet från en rak linje genom kulan vid den bredaste delen). Dela diametern med 2; detta ger din bolls radie. Beräkna kulans volym genom att ansluta radien till ekvationen för en sfärs volym. Antag att kullagret har en radie på 0,01 meter (m). Volymen skulle vara:
V = \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3 = \ frac {4} {3} \ pi 0.01 ^ 3 = 0.00000419 \ text {m} ^ 3
Beräkna kulans densitet genom att dela dess massa med dess volym. Tätheten av bollen i exemplet skulle vara:
d = \ frac {0.1} {0.00000419} = 23.866 \ text {kg / m} ^ 3
Beräkning av vätskans densitet
Mät massan på din graderade cylinder när den är tom. Mät sedan massan på din graderade cylinder med 100 ml (ml) vätska i den. Anta att den tomma cylindern hade en massa på 0,2 kg, och med vätska var dess massa 0,45 kg.
Bestäm vätskans massa genom att subtrahera den tomma cylinderns massa från cylinderns massa med vätskan. I exemplet: Vätskans massa = 0,45 kg - 0,2 kg = 0,25 kg
Bestäm vätskans densitet genom att dela dess massa med dess volym. Exempel:
d = \ frac {0,25 \ text {kg}} {100 \ text {ml}} = 0,0025 \ text {kg / ml} = 2 500 \ text {kg / m} ^ 3
1 ml är lika med 1 cm3 och 1 miljon kubikcentimeter är lika med 1 kubikmeter
Mäta vätskans viskositet
Fyll din höga graderade cylinder med vätskan så att den är ca 2 cm från toppen av cylindern. Använd din markör för att göra ett märke 2 cm under vätskans yta. Markera ytterligare en linje 2 cm från cylinderns botten.
Mät avståndet mellan de två märkena på den graderade cylindern. Antag att avståndet är 0,3 m.
Låt bollen gå på vätskans yta och använd stoppuret för att ta reda på hur lång tid det tar för bollen att falla från det första märket till det andra märket. Antag att det tog bollen 6 sekunder att falla avståndet.
Beräkna hastigheten på den fallande bollen genom att dela avståndet som den föll med den tid det tog. I exemplet:
v = \ frac {0.3 \ text {m}} {6 \ text {s}} = 0,05 \ text {m / s}
Beräkna vätskans viskositet utifrån de uppgifter du har samlat in:
\ text {viskositet} = \ frac {2 (\ text {bolldensitet} - \ text {flytande densitet}) ga ^ 2} {9v}
där g = tyngdacceleration = 9,8 m / s2 a = kullagrets radie v = kullagrets hastighet genom vätska
Anslut dina mätningar till ekvationen för att beräkna vätskans viskositet. För exemplet skulle beräkningen se ut så här:
\ text {viskositet} = \ frac {2 (23,866-2,500) (9,8) (0,01) ^ 2} {9 (0,05)} = 93,1 \ text {pascal sekunder}
Saker du behöver
- Balans
- Meter pinne
- Stor graderad cylinder
- Liten metallkula
- Markör
- Stoppur