Så här bestämmer du viskositeten hos en vätska

Viskositet kan definieras som måttet på resistansen hos en strömmande vätska. Tänk på vatten och melass: Vattnet rinner relativt fritt, medan melass är mindre vätska. Eftersom melass är resistent mot glidning, har den högre viskositet än vatten. Det finns flera metoder som kan användas för att mäta viskositeten hos en vätska, vars minst komplexa sannolikt innebär att man släpper en sfär i en genomskinlig behållare som innehåller vätskan du försöker bestämma viskositeten.

Del 1

Förstå viskositetskonceptet

Definiera viskositet. Viskositet mäter vätskans motstånd att flöda. En vätska med hög grad av viskositet flyter väldigt långsamt, till exempel honung, medan en vätska med låg viskositet flyter snabbt, som vatten. Mätningsenheten för viskositet är Pascal-second (Pa • s).

Definiera ekvationen för viskositet. Genom detta experiment kommer viskositeten att beräknas genom att man gör mätningar av en sfär och dess passage genom det flytande ämnet. Ekvationen för bestämning av viskositeten är [2 (p_s-p_l) ga²] / 9v var p_s det är sfärens densitet, s_l vätskans densitet, g tyngdkraftsacceleration, till sfärens radie e v sfärens hastighet.

Förstå variablerna för viskositetsekvationen. Densitet är massan per volym av ett objekt och betecknas med bokstaven "p". I denna ekvation måste densiteten hos båda sfären mätas p_s av vätskan p_l där den släpps. Sfärens radie, "till", kan beräknas genom att mäta sfärens omkrets och dela resultatet med 2π. Gravity acceleration, "g", är en konstant som beror på atmosfären på planeten från vilken observationen görs. I det här fallet är vi därför på jorden "g" mäta 9,8m / s². Sfärens hastighet, "v", beräknas under experimentet och definieras av tiden som objektet tar för att åka ett visst avstånd i meter per sekund (m / s).

Del 2

Mät viskositeten

Samla in de material som behövs för experimentet. För att beräkna viskositeten hos en vätska behöver du en sfär, en graderad cylinder, en mätare, en stoppur, den aktuella vätskan, en skala och en miniräknare. Detta experiment innehåller många steg, men om de följs på rätt sätt kan de beräkna viskositeten för varje flytande substans.

Bollen som ska användas kan vara en liten boll eller en stålboll. Se till att kuglens diameter inte är mer än hälften av den graderade cylinderns diameter. På så sätt kan den lätt släppas in i cylindern.
En graduerad cylinder är en plastbehållare med hak som gör det möjligt att mäta volymen.
I stället för stoppuret kan du använda en vanlig klocka, men dina mätningar blir mer exakta med stopuret.
Det vätskeformiga ämnet måste vara tillräckligt transparent för att sfären ska kunna falla genom vätskan. Prova att använda olika typer av vätska med olika grader av flöde för att förstå hur de skiljer sig i viskositet.

Beräkna densiteten hos den sfär som valts för experimentet. För att mäta viskositeten är mätningen av viskositeten nödvändig densitet både sfären och vätskan. Formeln för bestämning av densitet är

{ displaystyle d = m / v}

, var "d" det är densiteten, "m" objektets massa e "v" dess volym.

Mät massan genom att placera sfären på en skala. Skriv ner massans värde i gram (g).

Bestäm det sfärens volym med formeln V = (4/3) x π x r³, var V det är volymen, π den konstanta 3,14 e r sfärens radie. du kan beräkna radie mäta sfärens omkrets och dela resultatet med 2π.

Du kan också beräkna volymen genom att mäta mängden vattenförskjutet i en graderad cylinder. Skriv ner det ursprungliga värdet på vattennivån, lägg bollen i vätskan och notera det nya vattennivån. Subtrahera initialvärdet från slutvärdet, siffran kommer att motsvara sfärens volym i milliliter (ml).

Beräkna densiteten med hjälp av formeln

{ displaystyle d = m / v}

. Mätningsenheten för densitet är g / ml.

Bestäm densiteten hos den vätska du mäter. Med samma formel ovan måste du beräkna densiteten hos den aktuella vätskan.

Mät vätskans massa genom att först väga den tomma graduerade cylindern. Häll vätskan i cylindern och väga den igen. Subtrahera värdet av den tomma cylinderns massa från den hos cylindern som innehåller vätskan för att erhålla vätskans massa i gram (g).

Att beräkna volymen av vätskan bestämmer helt enkelt den mängd vätska som du har hällt in i den graderade cylindern med hakarna märkta på sidan av behållaren. Notera volymen i milliliter (ml).

Använd formeln

{ displaystyle d = m / v}

och mätvärdena för att beräkna vätskets densitet i g / ml.

Fyll den graduerade cylindern med vätskan som ska mätas och markera skårorna på cylinderns övre och nedre sida. Häll vätskan långsamt i den färdiga cylindern, fyll behållaren upp till 1 / 2-3 / 4.

Markera ett märke på 2 cm på cylindern från vätskans övre nivå.

Rita en andra hak ca 2 cm från botten av den graderade cylindern.

Mät avståndet mellan de skåror som bara markeras på behållaren. Placera undersidan av tejpmåttet på det nedre märket och notera avståndsmätningen till toppmärket.

Notera klockans tid att flytta från toppen till bottenmärket. Släpp bollen in i vätskan och starta stoppuret när botten av bollen når toppmärket markerat på cylindern. När kärnan når marken markerad på behållarens botten, stoppa stoppuret.

Vätskor med låg viskositet blir mer komplicerade att mäta med denna metod eftersom det blir svårare att starta och stoppa stoppuret exakt.

Upprepa detta steg minst tre gånger (ju mer repetitionerna blir och ju mer exakta mätningarna kommer att bli) och beräkna media bland de tre erhållna värdena. För att hitta medelvärdet, lägg till de erhållna värdena och dela resultatet med antalet utförda tester.

Beräkna sfärens hastighet. Hastigheten ges av mätningen av det avstånd som reste för den tid som togs för att resa det avståndet. Formeln för beräkning av hastigheten är

{ displaystyle v = d / t}

, var v det är hastigheten, d avståndet reste e t den tid som tagits.

För att hitta sfärens hastighet, ersätt de värden som erhållits från ekvationsvariablerna

{ displaystyle v = d / t}

Beräknar viskositeten hos vätskan. För att bestämma viskositeten, ersätt data som erhållits i formeln: "viskositet = [2 (sid_s-p_l) ga²] / 9v", var p_s det är sfärens densitet, s_l vätskans densitet, g tyngdkraftsacceleration (det konstanta värdet på 9,8 m / s²) till sfärens radie e v sfärens hastighet.

Antag exempelvis att vätskans densitet är 1,4 g / ml, densiteten hos sfären 5 g / ml, sfärens radie på 0,002 m och sfärhastigheten 0,05 m / s.

Genom att ersätta värdena i ekvationen kommer vi att erhålla: viskositet = [2 (5 - 1,4) (9,8) (0,002)] / (9 x 0,05) = 0,314 Pa • s.

tips

Att skapa en tabell för data kan hjälpa dig att hålla reda på dina mätningar och undvika förvirring och flygblad.
Alla mätningar måste vara i metrisk skala.
Glöm inte att lägga till måttenheterna till de beräknade värdena.

varningar

Innan experimentet påbörjas, se till att det inte finns något vatten eller annan vätska i den graderade cylindern. Närvaron av en annan vätska kan göra dina mätningar felaktiga.
För att experimentet ska fungera måste den valda sfären ha en högre densitet än den använda vätskan.
Innan du släpper bollen in i den graderade cylindern, ta bort eventuella spår av vätska från bollen och torka den ordentligt mellan testen.
När du fyller den graderade cylindern med vätskan, se till att du inte kommer för nära behållarens topp. Om du inte lämnar tillräckligt med utrymme kan förskjutningen av vätskan som orsakas av sfärens förskjutning släppa över från cylindern och göra dina beräkningar förgäves.

Saker du behöver

En liten solid sfär eller ett sfäriskt formade föremål (det får inte flyta på vätskan)
Vätska som skall mätas
Graderad cylinder med större kapacitet än sfärens dimensioner
kalkylator
stoppur
Mätare eller annat mätverktyg
markör
Vågen

Dela på sociala nätverk:

Relaterade