Лабораторная работа №9 Определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу Стокса

А – сосуд с глицерином; Т₁ – контактный термометр; Т₂ – контрольный термометр; Н – нагреватель; Д – насос – мешалка; Э – электродвигатель.
Для установления необходимой температуры служит термостат с контактным термометром. Термостат представляет собой водяную ванну с нагревателем, который автоматически включается контактным термометром и служит для поддержания постоянной температуры.
Контактный термометр, показанный на рис. 2 , представляет собой ртутный термометр, в капиллярной трубке которого может перемещаться вольфрамовая нить. Нижний конец нити устанавливается на требуемом делении шкалы термометра. От баллончика со ртутью и от нити сделаны выводы к наружным клеммам термометра, с помощью которого он включается в цепь электрического реле.
Схема включения контактного термометра КТ, реле Р и нагревателя Н, показана на рис. 3.
Рис. 3. Электрическая схеме термостата.

При повышении температуры столбик ртути поднимается по капилляру до нижнего конца вольфрамовой нити и замыкает цепь реле. Реле срабатывает и размыкает цепь нагревателя Н. При понижении температуры нагреватель вновь включается в сеть.

Настройка терморегулятора на требуемую температуру производится с помощью постоянного магнита, расположенного в головке контактного термометра. Вращая магнит в ту или другую сторону, приводят во вращение винт, перемещающий вольфрамовую нить в капилляре. Для контроля за температурами исследуемой жидкости и воды в термостате служит ртутный контрольный термометр.
При каждом значении температуры необходимо повторить опыт с 5-ю шариками. Плотность жидкости для каждого значения температуры следует взять из графика, прилагаемого к работе. По полученным данным следует построить график зависимости коэффициента вязкости от температуры.

Измерения

1. 
   Отберите 5 шариков и с помощью микроскопа измерьте их средние диаметры.
   
2. 
   Измерьте комнатную температуру глицерина, для которой, пользуясь графиком, прилагаемом в работе, найдите плотность глицерина.
   
3. 
   Включите тумблер “сеть” на секундомере, дайте ему прогреться 1-2 минуты нажмите кнопку “сброс”. Для пуска и остановки секундомера пользуйтесь тумблером “пуск” и “стоп”.
   
4. 
   Опустите один из измеренных шариков в сосуд с глицерином и как только шарик пересечет верхнюю метку, включите секундомер, а когда шарик пройдет нижнюю метку, остановите его.
   
5. 
   Измерьте расстояние L между метками, соответствующее измеренному времени t.
   
6. 
   Повторите опыт для остальных четырех шариков.
   
7. 
   Рассчитайте скорость движения шарика . Величины L, t, занесите в таблицу.
   
8. 
   По формуле (6) вычислите значение коэффициента вязкости и относительную погрешность.
   

№	R (см) сосуда	(г/см^3) шарика	(г/см^3) глицерин	r (см) шарика	L см	t с	v см/с	г/cм с	г/см с	%

9. 
   Включите термостат. Для этого поставьте переключатель “сеть” и тумблер “мотор” в положение “вкл.”. На контактном термометре установите температуру 30⁰ С, при этом должна загореться сигнальная лампочка на панели термостата. При достижении заданной температуры лампочка начнет мигать, при этом отключать прибор не требуется. Далее необходимо выждать некоторое время для того, чтобы в системе установилось термодинамическое равновесие.
   
10. 
    При достижении температурного равновесия проведите эксперимент по определению скорости движения шариков в жидкости и вычислите коэффициент вязкости для данной температуры. Повторите опыты для температуры 40⁰С, 50⁰С.
    
11. 
    Постройте график зависимости коэффициента внутреннего трения от температуры.
    
12. 
    Вычислите для каждой температуры число Рейнольдса Re по формуле (7) и сделайте вывод о применении формулы Стокса в каждом эксперименте.