С помощью вискозиметра Оствальда

Описание установки и теоретическое обоснование метода.

В основе этого метода лежит формула Пуазейля для ламинарного течения жидкости:

(7)

Эта формула устанавливает связь между объемом V жидкости, имеющей вязкость , протекающей через капилляр радиусом R и длиной L за время t при перепаде давления Р на концах капилляра.

Поскольку формула Пуазейля справедлива только для ламинарного течения, то для измерения маловязких жидкостей приходится брать капилляры малого радиуса, что осложняет измерения.

В связи с этим на капиллярном вискозиметре проводят не абсолютное измерение вязкости исследуемой жидкости, а сравнение ее с вязкостью некоторой жидкости, взятой за эталон, чаще всего дистиллированной воды.

Тогда для эталонной жидкости справедлива формула Пуазейля:

,

где t₀ - время истечения эталонной жидкости, - динамическая вязкость эталонной жидкости.

Так как перетекающие объема исследуемой и эталонной жидкостей равны, то получим:

(9)

Жидкость течет под действием силы тяжести, поэтому перепад давлений определяется гидростатическим давлением Р для исследуемой жидкости, Р₀ - для эталонной жидкости.

Тогда их отношение можно записать:

= , (10)

где r и r₀- плотности исследуемой и эталонной жидкостей соответственно.

Приняв во внимание (9) и (10), имеем:

(11)

Если в формуле (11) обозначить А = (12),

где А назовем постоянной прибора, тогда вязкость исследуемой жидкости рассчитывают по формуле:

, (13)

где t - время истечения исследуемой жидкости.

Практическая часть

Задание:определить вязкость исследуемой жидкости в интервале температур 15⁰ С – 25⁰С.

Рис. 6. Капиллярный вискозиметр, (АВ=L – длина капилляра).

В вискозиметре измеряется время протекания жидкости между метками N и А.

Ход работы

1. Дистиллированную воду залить через воронку в вискозиметр (рис. 6) так, чтобы заполнить резервуар М, а затем с помощью резиновой груши медленно поднять уровень воды выше метки N, при этом отверстие С закройте плотно пальцем.

При подъеме жидкости необходимо следить за тем, чтобы не возникли воздушные пузырьки.

2. Замерить время прохождения жидкости между метками N и А. Как только уровень жидкости совместится с меткой N, включить секундомер, а когда опустится до метки А - выключить, тем самым определив время протекания объема воды V через капилляр. Повторить опыт 4 или 5 раз.

3. Вылить эталонную жидкость. Освободить держатель с вискозиметром от штатива, перевернуть и продуть капилляр с помощью груши, чтобы на стенках не остались капли дистиллята.

4. Принимая вязкость и плотность эталонной жидкости постоянными величинами, рассчитать среднее арифметическое значение постоянной прибора и ее доверительный интервал с доверительной вероятностью Р = 0,95.

5. Установить вискозиметр в рабочее положение и залить исследуемую жидкость.

Провести измерения по п. 2.

6. Вычислить среднее арифметическое значение и доверительный интервал вязкости исследуемой жидкости, считая результаты опыта малыми выборками.

7. Записать окончательный результат.