Определение коэффициента теплового расширения жидкости

Термометр 1 имеет стеклянный баллон с капилляром, заполненные термометрической жидкостью, и шкалу. Принцип его действия основан на тепловом расширении жидкостей. Варьирование температуры окружающей среды приводит к соответствующему изменению объема термометрической жидкости и ее уровня в капилляре. Уровень указывает на шкале значение температуры.

Рисунок 1.1 – Схема устройства: 1 – термометр; 2 – ареометр; З – вискозиметр Стокса;
4 – капиллярный вискозиметр; 5 – сталагмометр

Коэффициент теплового расширения термометрической жидкости определяется в следующем порядке на основе мысленного эксперимента, т.е. предполагается, что температура окружающей среды повысилась от нижнего (нулевого) до верхнего предельных значений термометра и уровень жидкости в капилляре возрос на величину l.

1. Подсчитать общее число градусных делений в шкале термометра и измерить расстояние между крайними штрихами шкалы.

2. Вычислить приращение объема термометрической жидкости:

,

где – радиус капилляра термометра.

3. С учетом начального (при 0 °С) объема термометрической жидкости найти значение коэффициента теплового расширения:

и сравнить его со справочным значением (см. табл. 1.1). Значения используемых величин занести в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

Вид жидкости	, см	, см3	, 0С	, см	, см3	, ºС-1	, ºС-1
Спирт

Измерение плотности жидкости ареометром

Ареометр 1 служит для определения плотности жидкости поплавковым методом. Он представляет собой пустотелый цилиндр с миллиметровой шкалой и грузом в нижней части. Благодаря грузу ареометр плавает в исследуемой жидкости в вертикальном положении. Глубина погружения ареометра является мерой плотности жидкости и считывается со шкалы по верхнему краю мениска жидкости вокруг ареометра. В обычных ареометрах шкала отградуирована сразу по плотности.

В ходе работы выполнить следующие операции.

1. Измерить глубину погружения ареометра по миллиметровой шкале на нем.

2. Вычислить плотность жидкости по формуле:

,

где и – масса и диаметр ареометра.

Эта формула получена путем приравнивания силы тяжести ареометра:

и выталкивающей (архимедовой) силы:

,

где объем пофуженной части ареометра:

.

1. Сравнить опытное значение плотности со справочным значением (см. табл.1.1). Значения используемых величин свести втаблицу 1.3.

Таблица 1.3

Вид жидкости	m, г	d, см	h, см	, г/см3	, г/см3
Вода

Определение вязкости вискозиметром Стокса

Вискозиметр Стокса 3 достаточно прост, содержит цилиндрическую емкость, заполненную исследуемой жидкостью, и шарик. Прибор позволяет определить вязкость жидкости по времени падения шарика в ней следующим образом.

1. Повернуть устройство в вертикальной плоскости на 180° и зафиксировать секундомером время прохождения шариком расстояния l между двумя метками в приборе 3. Шарик должен падать по оси емкости без соприкосновения со стенками. Опыт выполнить три раза, а затем определить среднеарифметическое значение времени .

2. Вычислить опытное значение кинематического коэффициента вязкости жидкости:

.

где – ускорение свободного падения; – диаметры шарика и цилиндрической емкости; – плотности жидкости и материала шарика.

1. Сравнить опытное значение коэффициента вязкости с табличным значением (см. табл. 1.1). Значения используемых величин свести в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

Вид жидкости	, кг/м3	t, с	l, м	d, м	D, м	, кг/м3	, м2/с	, м2/с
М-8В					0,02

Измерение вязкости капиллярным вискозиметром

Капиллярный вискозиметр 4 включает емкость с капилляром. Вязкость определяется по времени истечения жидкости из емкости через капилляр.

1. Перевернуть устройство (см. рис. 1.1) в вертикальной плоскости и определить секундомером время истечения через капилляр объема жидкости между метками (высотой ) из емкости вискозиметра 4 и температуру Т по термометру 1.

2. Вычислить значение кинематического коэффициента вязкости:

где М – постоянная прибора).

Сравнить полученное значение с табличным (см. табл. 1.1). Данные свести в таблицу 1.5.

Таблица 1.5

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: