ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ

Стр 1 из 2Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра ТМСМ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

по гидравлике

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТИ.

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ И ВАКУУМА.

ПРОВЕРКА МАНОМЕТРА

Ижевск 2020

ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТИ

(Лабораторная работа «Капелька»)

Цель работы. Освоение техники измерения плотности, теплового расширения, вязкости и поверхностного натяжения жидкостей.

Общие сведения

Жидкостью называют малосжимаемое тело, изменяющее свою форму под действием весьма малых сил. Основные характеристики жидкости - плотность, сжимаемость, тепловое расширение, вязкость и поверхностное натяжение.

Плотность - отношение массы т жидкости к её объему W: р = m/ W.

Сжимаемость - свойство жидкости уменьшать объем под действием давления. Она оценивается коэффициентом сжимаемости βр,показывающим относительное уменьшение объема жидкости W при повышении давления р на единицу: βр = (Δ W/ W) / Δр.

Тепловое расширение - свойство жидкости изменять объем при нагревании - характеризуется коэффициентом теплового расширения β_Т, равным относительному приращению объема W сизменением температуры Т на один градус при постоянном давлении: β_Т =(Δ W/ W) / Δ T. Как правило, при нагревании объем жидкости увеличивается.

Вязкость - свойство жидкости сопротивляться относительному скольжению ее слоев. Ее оценивают динамическим коэффициентом вязкости μ, который измеряется в паскаль-секундах (Па∙с) и равен касательному напряжению между соседними слоями, если их относительная скорость перемещения численно совпадает с толщиной слоя. Кинематический коэффициент вязкости v определяют из формулы v = μ / ρ и измеряют квадратными метрами на секунду (м²/с) или стоксами (1 Ст = 1 cm²/ c). Эти коэффициенты определяются видом жидкости, не зависят от скорости течения, существенно уменьшаются с возрастанием температуры.

Поверхностное натяжение - свойство жидкости образовывать поверхностный слой взаимно притягивающихся молекул - характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения σ равным силе на единице длины контура свободной поверхности. Значения ρ, βр, β_Т, ν и σ при 20 °С указаны в табл. 1.1.

Таблица 1.1 – Физические свойства некоторых жидкостей

Жидкость	ρ, кг/м³	βр ∙10³, МПа ^-1	β_Т∙10³, ^оС^-1	v ∙10⁶, м² /с	σ ∙10³, Н/м
Вода пресная	998	0,49	0,15	1,01	73
Спирт этиловый	790	0,78	1,10	1,52	23
Масло: моторное М-10 индустриальное 20 трансформаторное АМГ- 10	900 900 890 850	0,60 0,72 0,60 0,76	0,64 0,73 0,70 0,83	800 110 30 20	25 25 25 25

1.2 Описание устройства № 1

Устройство для изучения физических свойств жидкости содержит 5 приборов, выполненных в общем прозрачном корпусе (рис. 1.1), на котором указаны параметры для обработки опытных данных. Приборы 3-5 начинают действовать при перевертывании устройства №1. Термометр 1 показывает температуру окружающей среды и, следовательно, температуру жидкостей во всех устройствах.

Порядок выполнения работы

1.3.1 Определение коэффициента теплового расширения жидкости

Термометр 1имеет стеклянный баллон с капилляром, заполненные термометрической жидкостью, и шкалу. Принцип eгo 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:

1 – термометр; 2 – ареометр; 3 – 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 ΔТ в шкале термометра и измерить расстояние l между крайними штрихами шкалы.

2. Вычислить приращение объема термометрической жидкое ΔW =π r² l, где r - радиус капилляра термометра.

3. С учетом начального (при 0 ^оС) объема термометрической жидкости W найти значение коэффициента теплового расширения β_Т= (Δ W/ W) / Δ T и сравнить его со справочным значением β_Т^* (табл. 1.1). Значения используемых величин занести в таблицу 1.2

Таблица 1.2 – Значения используемых величин

Вид жидкости	r, см	W, см³	T, ^оС	l, см	W, см³	β_Т, ^оС^-1	β_Т^,* ^оС^-1
Спирт

1.3.2 Измерение плотности жидкости ареометром

Ареометр 2 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 h ареометра по миллиметровой шкале на нем.

2. Вычислить плотность жидкости по формуле ρ = 4 m/(π d² h), где т и d- масса и диаметр ареометра. Эта формула получена путем приравнивания силы тяжести ареометра G= mg и выталкивающей (архимедовой) силы P_A= ρgW, где объем погруженной части ареометра W =(π d²/4) h.

3. Сравнить опытное значение плотности ρ со справочным значением ρ* (см. табл. 1.1). Значения используемых величин свести в таблицу 1.3.

Таблица 1.3. – Значения используемых величин

Вид жидкости	m, г	d, см	h, см	ρ , г/см³	ρ^ ,* г/см³
Вода

1.3.3 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.

Повернуть устройство № 1 в вертикальной плоскости на 180° и зафиксировать секундомером время t прохождения шариком расстояния l между двумя метками в приборе 3. Шарик должен падать по оси емкости без соприкосновения со стенками.

1. Опыт выполнить три раза, а затем определить среднеарифметическое значение времени t.

2. Вычислить опытное значение кинематического коэффициента вязкости жидкости

v = gd³ t (ρ_ш / p-1) /[18l + 43.2 l (d/D)],

где g – уcкорение свободного падения; d, D - диаметры шарика и цилиндрической емкости; ρ, ρ_ш - плотности жидкости и материала шарика.

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

Таблица 1.4– Значения используемых величин

Вид жидкости	ρ, кг/м³	t, с	l, м	d, м	D, м	ρ_ш , кг/м³	v, м²/с	v^ ,* м²/с
М-10					0,02

1.3.4 Измерение вязкости капиллярным вискозиметром

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

1. Перевернуть устройство № 1 (см. рис. 1.1) в вертикальной плоскости и определить секундомером время t истечения через капилляр объема жидкости между метками (высотой S) из емкости вискозиметра 4 и температуру Т по термометру 1.

2. Вычислить значение кинематического коэффициента вязкости v= M t ( M - постоянная прибора) и сравнить его с табличным значением v*(см. табл. 1.1). Данные свести в таблицу 1.5.

Таблица 1.5 – Значения используемых величин

Вид жидкости	М, м²/с²	t, с	ν, м²/с	T, ^оС	ν^*, м²/с
М-10

Примечание. В табл. 1.1 приведены значения коэффициента вязкости жидкостей при температуре 20 °С. Поэтому опытные значения, полученные при другой температуре, могут существенно отличаться от табличных значений.

1.3.5 Измерение поверхностного натяжения сталагмометром

Сталагмометр 5 служит для определения поверхностного натяжения жидкости методом отрыва капель и содержит емкость с капилляром, расширенным на конце для накопления жидкости в виде капли. Сила поверхностного натяжения в момент отрыва капли равна ее весу (силе тяжести) и поэтому определяется по плотности жидкости и числу капель, полученному при опорожнении емкости с заданным объемом.

1. Перевернуть устройство № 1 и подсчитать число капель, полученных в сталагмометре 5 из объема высотой S между двумя метками. Опыт повторить три раза и вычислить среднее арифметическое значение числа капель п.

2. Найти опытное значение коэффициента поверхностного натяжения σ = Кр/п (К - постоянная сталагмометра) и сравнить его с табличным значением σ^* (см. табл.1.1). Данные свести в таблицу 1.6.

Таблица 1.6– Значения используемых величин

Вид жидкости	К, м³/с²	ρ, кг/м³	n	σ, Н/м	σ^,* Н/м
М-10

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ

Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 39; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!