Измерение вязкости кетчупа реферат

Обновлено: 04.07.2024

Вы заливаете жидкость в трубку, опускаете шарик в трубку и измеряете время, необходимое для шарик упасть на дно трубки. Чем быстрее шарик падает, тем ниже рейтинг вязкости. Чем медленнее падает мяч, тем выше рейтинг сантипуаз.

Кроме того, какова вязкость МПа?

Он определяется как сопротивление внутреннему трению жидкости приложению давления или напряжения сдвига. Динамическая вязкость η (греческая буква эта) обычно указывается в миллипаскаль-секундах (мПа · с) и обычно определяется с помощью ротационного вискозиметра.

Соответственно, что тягучее мед или кетчуп?

Например, мед имеет гораздо более высокую вязкость, чем вода. Вязкость сильно зависит от температуры, снижаясь с повышением температуры.

Что такое вязкость.

Приблизительная вязкость обычных материалов (при комнатной температуре - 70 ° F) *
Материалы	Вязкость в сантипуазах
Торт	10,000 сП
Кетчуп	50,000 сП
Сметана	100,000 сП

Какая вязкость воды в сПз? Шкала вязкости

Вода при температуре 70 ° C / 21 ° F	1	сантипуаз (спс)
Кровь или керосин	10	сантипуаз (cps)
Этиленгликоль или антифриз	15	сантипуаз (cps)
Моторное масло (SAE 10)	50	сантипуаз (cps)
Кукурузное масло	65	сантипуаз (cps)

Какая жидкость имеет самую высокую вязкость?

Одна из самых вязких известных жидкостей - это шаг, также известный как битум, асфальт или гудрон. Демонстрация его текучести и измерение вязкости является предметом самого продолжительного непрерывного научного эксперимента, начатого в 1927 году в Университете Квинсленда в Австралии.

Что такое 1мпас?

Миллипаскаль-секунда - это единица измерения динамической вязкости. Миллипаскаль-секунда (мПа · с) - производная метрическая единица измерения динамической вязкости в Международной системе единиц (СИ).

Какая жидкость имеет самую высокую вязкость?

Одна из самых вязких известных жидкостей - это смола, также известная как битум, асфальт или гудрон. Демонстрация его текучести и измерение вязкости является предметом самого продолжительного непрерывного научного эксперимента, начатого в 1927 году в Университете Квинсленда в Австралии.

Какие есть разные единицы вязкости?

Единицы. Единицей измерения динамической вязкости в системе СИ является ньютон-секунда на квадратный метр (н.с / м 2 ), также часто выражаются в эквивалентных формах паскаль-секунда (Па. с) и килограмм на метр в секунду (кг.

Почему так сложно наливать кетчуп?

Что более вязкое - мед или кровь?

… Чем выше вязкость материала, тем медленнее будет скорость потока при заданных силах. Торт, например, имеет вязкость от 2.54 до 23.4 Па · с (при 25 ° C, в зависимости от влажности и состава сахара) [46], в то время как кровь имеет 4 мПа · с [47]. ……

Кетчуп более вязкий, чем вода?

Например, вода очень жидкая; следовательно, он имеет низкую вязкость. Кетчуп же, намного гуще воды (о чем свидетельствует сложность достать его из стеклянной бутылки). Эта толщина означает, что кетчуп имеет более высокую вязкость, чем вода. … Потому что кетчуп - неньютоновская жидкость.

Какая жидкость с самой низкой вязкостью?

Этиловый спирт это наименее вязкая жидкость, в которой вы могли бы (А) получить достаточно большое количество, чтобы плавать, и (Б) не умереть от погружения в нее своего тела.

У меда высокая или низкая вязкость?

Вода, бензин и другие текучие жидкости имеют низкую вязкость. Мед, сироп, моторное масло и другие жидкости, которые не текут свободно, как показано на рисунке 1, имеют более высокая вязкость.

Какая жидкость имеет самую низкую вязкость?

Какая самая медленно движущаяся жидкость на Земле?

Одна из причин, по которой так долго приходилось идентифицировать смола как самая медленно движущаяся жидкость на планете, потому что она выглядит как твердое тело при комнатной температуре. Жидкости обладают определенными свойствами независимо от того, текут они быстро или мучительно медленно.

У меда высокая вязкость?

Жидкость с высокой вязкостью имеет высокое сопротивление (например, большее трение) и течет медленнее, чем жидкость с низкой вязкостью. … Мед будет двигаться медленнее, чем вода, поэтому мед будет иметь большую вязкость.

Чему равен Centipoise?

Сантипуаз - это одна сотая уравновешенности, или один миллипаскаль-секунда (мПа⋅с) в единицах СИ (1 сП = 10 - 3 Па⋅с = 1 мПа⋅с). Символ CGS для сантипуаз - cP. Иногда встречаются сокращения cps, cp и cPs.

Почему вязкость измеряется в паскалях в секундах?

Паскаль-секунда (Па · с) - производная метрическая система СИ (Международная система). единица измерения динамической вязкости. … Если верхняя пластина перемещается на расстояние, равное расстоянию между пластинами за одну секунду, тогда жидкость между пластинами имеет динамическую вязкость в одну паскаль-секунду.

Как преобразовать равновесие в секунду Паскаля?

Укажите значения ниже, чтобы преобразовать пуаз [P] в паскаль-секунду [Па * с] или наоборот.

Вторая таблица преобразования Пуаз в Паскаль.

Уравновешенность [P]	Паскаль Секунда [Па * с]
1 P	0.1 Па * с
2 P	0.2 Па * с
3 P	0.3 Па * с
5 P	0.5 Па * с

Какие жидкости имеют низкую вязкость?

Вода, бензин и другие жидкости, которые текут свободно имеют низкую вязкость. Мед, сироп, моторное масло и другие жидкости, которые не текут свободно, как показано на рисунке 1, имеют более высокую вязкость.

Мед высоковязкий?

Какая единица измерения вязкости в системе СИ * 1 балл?

Единица вязкости в системе СИ - паскаль-секунда (Па · с) или кг · м - 1 · с - 1 .

Что такое единица СИ для вязкости Mcq?

Единица СИ: Паскаль секунды (Па · с) или кг · м - 1 · с - 1 . Это свойство жидкости, выражающее внутреннее сопротивление ее различных слоев движению.

Почему кетчуп такой вязкий?

Кетчуп - неньютоновская жидкость, потому что, в отличие от вода, ее вязкость зависит от скорости сдвига. Если, например, сжать пластиковую бутылку из-под кетчупа, содержимое выльется значительно быстрее. На самом деле, возможно, слишком быстро - вы можете запутать, когда он выльется.

Кетчуп - это псевдопластик?

Почему кетчуп течет более свободно, когда вы встряхиваете бутылку?

Резюме: достать кетчуп из бутылки не всегда легко. Однако встряхивание бутылки перед наливанием позволяет густому липкому кетчупу течь более свободно. потому что он становится более жидким при взбалтывании. Обратное обычно не верно - жидкость, такая как вода, не превращается в гель при встряхивании.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Курсовая работа

по дисциплине “Метрология, теория измерений и измерительная техника”

Тема: Измерение вязкости жидкостей.

Выполнил: студент гр. 103713 Казак А.В.

Руководитель: Мирошниченко И. Ф.

1.Измерение вязкости жидкостей

1.2 Метод капиллярной вискозиметрии

1.3. Вибрационный метод

1.4. Метод падающего шарика

1.5. Ротационный метод

2. Контроль деталей по альтернативному признаку с использованием калибров

3.Анализ точечных диаграмм

4. Анализ применяемых шкал в ходе выполнения задания

1.Измерение вязкости жидкостей

Вязкость жидкостей (внутреннее трение) - свойство оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В рамках линейных модельных представлений о вязком течении жидкостей, предложенных И. Ньютоном (1687 г.) тангенциальная (касательная) сила F, вызываемая сдвигом слоев жидкости друг относительно друга, определяется в виде:

где - градиент скорости течения (быстрота изменения ее от слоя к слою), иначе - скорость сдвига (см. рис. 1 );

? - коэффициент динамической вязкости или просто вязкость, характеризующий сопротивление жидкости смещению ее слоев.

Величина называется текучестью.

Сдвиговое течение жидкости (течение Куэтта)

схема однородного сдвига (вязкого течения) слоя жидкости высотой h, заключенного между двумя твердыми пластинками, на которых нижняя (А) неподвижна, а верхняя под действием тангенциальной силы F движется с постоянной скоростью V₀; V(z) - зависимость скорости слоя от расстояния z до неподвижной пластинки.

Наряду с динамической вязкостью часто используют кинематическую вязкость:

где ? - плотность жидкости.

В условиях установившегося ламинарного течения при постоянной температуре Т вязкость нормальных жидкостей (т.н. ньютоновских жидкостей) - величина, не зависящая от градиента скорости. Вязкость обусловлена, в первую очередь, межмолекулярным взаимодействием, ограничивающим подвижность молекул. В жидкости молекула может проникнуть в соседний слой лишь при образовании в нем полости, достаточной для "перескакивания" туда молекулы. На образование полости (на "рыхление" жидкости) расходуется так называемая активация вязкого течения. Энергия активации уменьшается с ростом температуры Т и понижением давления Р жидкости.

В этом состоит одна из причин резкого снижения вязкости жидкостей с повышением температуры и роста ее при высоких давлениях. При повышении давления жидкости до нескольких тысяч атмосфер ее вязкость увеличивается в десятки и сотни раз.

Строгой теории вязкости жидкостей до настоящего момента не создано, поэтому на практике широко применяют ряд эмпирических и полуэмпирических формул достаточно хорошо отражающих зависимость вязкости отдельных классов жидкостей и растворов от температуры и химического состава.

При турбулентном течении жидкостей, когда число Рейнольдса (Re)і32300 (для круглых труб) формула Ньютона оказывается неприменимой. В этих многочисленных случаях используют различные эмпирические соотношения.

Так, например, для плоскопараллельного осредненного турбулентного движения жидкости используют формулу Буссинеска:

где l- путь перемешивания жидкости (турбулентный аналог длины свободного пробега молекул).

Единицей вязкости в Международной системе является паскаль-секунда (Па.с). Применяется и внесистемная единица вязкости - пуаз (П), причем, 1Па.с = 10П.

Таблица 1.Вязкость жидкостей при 18°С

Масло машинное легкое

Масло машинное тяжелое

Вискозиметры (от латинского ‘viscous’, т.е. вязкость) – приборы для измерения вязкости – в настоящее время широко применяются в различных областях науки, техники и промышленности. По принципу работы существующие модели вискозиметров делят на четыре основные группы: капиллярные, ротационные, с падающим шариком, вибрационные.

Вискозиметры – достаточно дорогостоящие приборы. Большинство существующих моделей вискозиметров для измерений требуют сравнительно большие объемы жидкостей (100 и более мл), что не всегда возможно, например, при исследовании дорогих или токсичных жидкостей, а также при реологическом анализе крови. Кроме того, промышленно выпускаемые модели имеют не очень широкий диапазон измерений; внешние условия могут влиять на результаты эксперимента, а переградуировка приборов трудоемка.

1.2. Метод капиллярной вискозиметрии

Метод капиллярной вискозиметрии опирается на закон Пуазейля о вязкой жидкости, описывающий закономерности движения жидкости в капилляре.

Приведем уравнение гидродинамики для стационарного течения жидкости, с вязкостью ? через капилляр вискозиметра:

Q – количество жидкости, протекающей через капилляр капиллярного вискозиметра в единицу времени, м3/с,

R – радиус капилляра вискозиметра, м

L – длина капилляра капиллярного вискозиметра, м

? – вязкость жидкости, Па·с,

р - разность давлений на концах капилляра вискозиметра, Па.

Отметим, что формула Пуазейля справедлива только для ламинарного потока жидкости, то есть при отсутствии скольжения на границе жидкость – стенка капилляра вискозиметра. Приведенное уравнение используют для определения динамической вязкости. Ниже (рис.3) размещено схематическое изображение капиллярного вискозиметра.

Введём несколько обозначений:

? – частота колебаний, ? – время колебания тонкого упруго закрепленного зонда вибрационного вискозиметра, S - площадь пластины зонда вискозиметра; колебания происходят под действием гармонической силы

где V – скорость поступательного равномерного движения шарика вискозиметра; r – радиус шарика; g – ускорение свободного падения; d – плотность материала шарика; ? - плотность жидкости.

Необходимо отметить, что уравнение справедливо только в том случае, если скорость падения шарика вискозиметра довольно мала и при этом соблюдается некое эмпирическое соотношение: .

Как и в капиллярном методе вискозиметрии, необходимо учитывать возникающие поправки на конечные размеры цилиндрического сосуда вискозиметра с падающим шариком (высотой L и радиусом R, при условии, если выполняется ). Такие действия приводят к уравнению для определения динамической вязкости жидкости методом падающего шарика вискозиметрии:

Введём необходимые обозначения:

R1,L - радиус и длина ротора ротационного вискозиметра;

? - постоянная угловая скорость вращения внешнего тела;

R2 - радиус вращающегося резервуара ротационного вискозиметра;

? - вязкость исследуемой cреды;

M1 - момент вращения, передаваемый через вязкую жидкость, равный

d,l - диаметр и длина упругой нити,

? - угол, на который закручивается неподвижно закреплённая нить,

G - момент упругости материала нити.

При этом крутящий момент M1 ротора ротационного вискозиметра уравновешивается моментом сил упругости нити М2:

Заметим вновь, что М1 = М2, откуда после нескольких преобразований относительно ? имеем:

мкм — верхнее отклонение;

мкм — основное отклонение.

Предельные размеры отверстия:

Рис 11. Схема расположения полей допусков сопрягаемых деталей.

г) Расчёт калибров для контроля деталей гладких цилиндрических сопряжений для посадки 63N9/h8.

Определяем предельные отклонения и размеры отверстия 63N9:

По ГОСТ 24853-81 выбираем схемы расположения полей допусков калибров. Определяем численные значения H, Z, Y:

Z=7мкм— отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для отверстия, относительно наименьшего предельного размера изделия.

Н=5мкм — допуск на изготовление калибров для отверстия.

Y=5мкм — допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия.

Определяем предельные размеры проходного и непроходного калибра для отверстия 63N9.

Рис.12. Поля допуска калибров пробок.

Определяем предельные отклонения и размеры вала 63h8:

По ГОСТ 24853-81 выбираем схемы расположения полей допусков калибров. Определяем численные значения H₁, Z₁, Y₁, Н_р:

Z₁=7мкм— отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала, относительно наибольшего предельного размера изделия.

Н₁=8мкм — допуск на изготовление калибров для вала.

Y₁=5мкм — допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия.

Н_р=3мкм — допуск на изготовление контркалибров для скобы.

Определяем предельные размеры проходного и непроходного калибра для вала 63h8.

Рис.13.Поля допуска калибров для контроля вала.

Определяем исполнительные размеры калибров и контркалибров:

Рис 14. Калибр пробка

3) калибры скобы:

3.Анализ точечных диаграмм

Дано: точечные диаграммы результатов многократных измерений (рис.16) (каждый из рисунков две серии измерений одной ФВ).

Требуется: Для каждой серии определить наличие и характер (тенденцию) изменения результатов, провести аппроксимирующие линии и оценить все возможные количественные характеристики погрешностей измерений (общий размах результатов, размах случайных составляющих погрешности измерений, накопленную, систематическую составляющую и/или амплитуду систематической составляющей погрешности измерений.)

Рассмотрим точечные диаграммы результатов многократных измерений одной физической величины различными методами (МВИ 1 и МВИ 2):

В первом случае монотонная тенденция изменения результатов свидетельствует о наличии прогрессирующей систематической погрешности. Отклонение диаграммы от аппроксимирующей линии говорит также о наличие и случайной погрешности. На диаграмме показаны два значения рассеяния результатов — общий размах R’1, обусловленный комплексным влиянием систематической и случайной погрешностей, и свободный от прогрессирующих систематических погрешностей размах R1, вызванный случайными отклонениями результата от аппроксимирующей линии. Для определения значения размаха R1 через наиболее удаленные от аппроксимирующей линии вверх и вниз точки проведены две эквидистанты.

Во втором случае имеется только случайная погрешность, т.к. аппроксимирующей линией является прямая, параллельная оси абсцисс. На диаграмме показано рассеяние результатов R2, обусловленное воздействием случайной погрешности. Для определения значения размаха R2, как и в предыдущем случае, через наиболее удаленные от аппроксимирующей линии вверх и вниз точки проведены две эквидистанты.

В обеих сериях отсутствуют грубые погрешности измерений.

Сходимость, определяемая размахом результатов, во второй серии будет выше, чем в первой. Сходимость первой серии измерений может быть повышена за счет исключения систематической погрешности.

Характер и положение аппроксимирующих линий в сериях не совпадают: в первой серии измерений есть прогрессивная тенденция изменения результатов, во второй она отсутствует. Размахи отклонений в сериях R1 и R2 примерно одинаковы, но значимые различия результатов обусловлены большим неисправленным размахом R’1 и относительными смещениями аппроксимирующих линий. Следовательно воспроизводимость измерений будет низкой.

Одной из основных структурно-механических характеристик, влияющих на протекание тепловых процессов и расходуемую энергию при производстве вязких пищевых продуктов, является их эффективная вязкость.

Величина градиента скорости сдвига зависит от конструкции перемешивающего устройства, его геометрических размеров и частоты вращения. Существенное влияние на величину градиента скорости оказывает частота вращения перемешивающего устройства. Поэтому нередко для определения градиента скорости сдвига приводится зависимость [1]

= (1113) n, (4.35)

где – градиент скорости сдвига продукта, с –1 ; п – частота вращения перемешивающего устройства, с –1 .

В зависимости от конструктивных, геометрических и кинематических параметров структурно-механические свойства кетчупа шашлычного острого, в особенности его эффективная вязкость и касательные напряжения, могут изменяться. Это обстоятельство необходимо учитывать при определении оптимальных условий работы и создании нового оборудования. Были проведены исследования по определению эффективной вязкости и касательных напряжений кетчупа шашлычного острого. Исследования проводились при изменении градиента скорости сдвига продукта в широком диапазоне и разных температурах кетчупа. При этом диапазон изменений градиента скорости сдвига составлял от 0,5 до 437,4 с –1 , т. е. изменялся более чем в 870 раз.

Значительный диапазон изменения градиента скорости сдвига охватывает настолько широкую область, что полученные результаты по реологическим характеристикам кетчупа шашлычного острого позволяют использовать их при расчете практически в любых тепловых и гидромеханических процессах.

Состав исследуемого продукта: томатная паста; вода; сахар; соль; модифицированный крахмал Е 1422; уксус; стабилизаторы Е 412, Е 415; паприка красная; перец черный молотый; перец красный молотый; ароматизатор, идентичный натуральному. В 100 г продукта содержалось: белков – 0,8 г; углеводов – 16,3 г. Калорийности – 66 ккал в 100 г продукта.

Результаты исследований эффективной вязкости и касательных напряжений кетчупа шашлычного острого приведены в табл. 4.100. Реологические характеристики продукта использовались при температурах 9,6; 16,6; 23,8; 30,3; 37,3; 44,1 и 50,2 °С. Как видно из приведенных в таблице данных, при всех температурах продукта с возрастанием градиента скорости сдвига уменьшается эффективная вязкость продукта. Это дает основание считать, что кетчуп шашлычный острый обладает свойствами псевдопластичной среды. Вязкостные свойства этого продукта, при прочих равных условиях, зависят от его температуры и величины градиента скорости сдвига.

Поведение продуктов, обладающих свойствами псевдопластичной среды, к числу которых относится и кетчуп шашлычный острый, характеризуется тем, что по мере возрастания градиента скорости асимметричные молекулы подвергаются упорядочению, располагаясь по более длинной оси в направлении течения потока. В результате уменьшается напряжение сдвига и, соответственно, эффективная вязкость продукта [1].

Анализ экспериментальных данных показывает следующее. Наибольшее значение эффективной вязкости при одних и тех же значениях градиента скорости сдвига продукта имеет место при низких температурах кетчупа. Так, при градиенте скорости сдвига 2,7 с –1 эффективная вязкость продукта при его температуре 9,6 °С составляет 8,963 Па·с, а с повышением температуры продукта до 50,2 °С и том же значении градиента скорости сдвига эффективная вязкость понижается до 4,481 Па·с, т. е. уменьшается в два раза. При больших значениях градиента скорости сдвига, например при 243 с –1 , и тех же температурах продукта, т. е. 9,6 и 50, 2 °С, значения эффективной вязкости кетчупа соответственно составляют 0,498 и 0,253 Па·с. Следовательно, при большом значении градиента скорости сдвига продукта вязкость с увеличением температуры уменьшается в той же пропорции, что и при малых значениях градиента скорости сдвига.

Сравнительно большие значения эффективной вязкости кетчупа шашлычного острого наблюдаются при малых величинах градиента скорости сдвига продукта в интервале от 0,5 до 3,0 с –1 . Это можно объяснить малым разрушением структуры продукта, которое имеет место, например, при медленном вращении перемешивающего устройства, когда значение градиента скорости незначительно. Сказанное подтверждается формулой (4.35), из которой следует, что при медленном вращении рабочего органа значение градиента скорости сдвига, при прочих равных условиях, незначительно, так как оно прямо пропорционально частоте вращения перемешивающего устройства.

Для целого ряда вязких пищевых продуктов важное значение имеет сохранение структуры продукта, как одного из показателей его качества. Рассматривая вопрос о сохранении структуры продукта, необходимо иметь в виду, что любое механическое или тепловое воздействие на него вызывает большее или меньшее разрушение структуры. На основании сказанного правомернее говорить не вообще о сохранении структуры продукта, а о максимальном сохранении его структуры с учетом геометрических, конструктивных и кинематических параметров перемешивающего устройства, а также с учетом температуры продукта.

Приводимые результаты реологических исследований кетчупа шашлычного острого могут быть использованы: при расчете теплового оборудования в целях определения теплопередающей поверхности и производительности агрегатов; при расчете расходуемой мощности перемешивающего устройства; при расчете трубопроводной системы, по которой транспортируется продукт; при расчете дозирующих устройств и т. д.

Анализ экспериментальных данных показывает, что кетчуп шашлычный острый обладает свойствами псевдопластичной среды, в связи с чем его эффективная вязкость и касательные напряжения изменяются, и весьма существенно, с возрастанием градиента скорости сдвига продукта, а также при изменении его температуры. При этом сравнительно большие значения эффективной вязкости кетчупа шашлычного острого наблюдаются при малых величинах градиента скорости сдвига продукта, т. е. в интервале от 0,5 до 3,0 с –1 . Выявлено влияние частоты вращения перемешивающего устройства на структуру продукта и намечены пути максимального сохранения структуры.

В заключение необходимо отметить, что исследования реологических характеристик жиросодержащих пищевых продуктов, которые не нашли отражения в учебном пособии, продолжаются. Результаты исследований таких продуктов, выполненных по окончании работы над данным учебным пособием, опубликованы в периодической печати [53–55] и др. Это обусловлено необходимостью иметь данные о реологических характеристиках жиросодержащих продуктов как при разработке новых видов оборудования, так и при тепловых и гидродинамических расчетах существующего технологического оборудования. Такие сведения нужны также при расчете систем трубопроводов и запорной арматуры, используемых для транспортирования жиросодержащих продуктов, обладающих аномалией вязкости.

ГОСТ

Вязкость жидкости означает внутреннее трение и представляет собой одно из явлений переноса. Другим словами, это свойство текучих тел (то есть газов и жидкостей), которое заключается в оказании сопротивления перемещению одной их части в отношении другой. Следствием такого перемещения становится работа, которая изначально затрачивалась на данное перемещение, а затем происходит ее рассеивание в виде тепла.

Рисунок 1. Вязкость жидкости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Принцип действия механизма внутреннего трения в жидкостях и газах при этом заключается в переносе хаотически движущихся молекул импульса от одного слоя к другому, что, в свою очередь, способствует выравниванию скоростей (введение такого понятия как сила трения). Таким образом вязкость твёрдых тел обладает целым набором специфических особенностей.

Виды вязкости

Существует несколько разновидностей вязкости:

динамическая;
кинематическая;
условная.

Динамическая вязкость в международной измерительной системе измеряется в паскалях в секунду. С точки зрения физики, данная величина демонстрирует изменение потерь давления за единицу времени. В системе СГС она измерима в пуазах (название дано в честь французского физика Ж. Пуазёйля. Динамическая вязкость жидкостей склонна уменьшаться при увеличении температуры, а ее повышение наблюдается с увеличением показателя давления.

Измерение кинематической вязкости осуществляется в стоксах, что представляет основополагающее значение свойства текучих сред. При задействовании специального прибора вискозиметра становится возможным измерение вязкости любой жидкости. Ее тарированный объем пропускается через калиброванное отверстие (исключая механическое побуждение) и под влиянием одной только силы тяжести.

Готовые работы на аналогичную тему

Рисунок 2. Динамическая вязкость. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Условная вязкость представляет величину, косвенным образом характеризующую гидравлическое сопротивление течению. При этом она измеряется временем истечения заданного объема раствора через вертикальную трубку с определенным диаметром. Измерение осуществляется в градусах Энглера (в честь немецкого химика).

Методы определения вязкости жидкости

Рисунок 3. Методы определения вязкости жидкости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Процесс измерения вязкости жидкости называется вискозиметрией. В современных условиях определение вязкости жидкости становится возможным с помощью следующих четырех методов:

Капиллярный метод. Для проведения этого метода потребуется наличие двух сосудов, которые соединены между собой посредством стеклянного канала с небольшим диаметром и с известной длиной. Также потребуется изначальное знание значения давления в каждом из сосудов. Жидкость помещают в стеклянный канал, а она далее за определенный промежуток времени перетекает из одной колбы в другую. Дальнейшие подсчеты будут производиться благодаря формуле Пуазейля (определение коэффициента вязкости жидкости). Современные капиллярные вискозиметры состоят из качественного и стойкого материала, способного выдерживать большие температурные нагрузки.
Медицинский метод по Гессе. С целью расчета вязкости жидкости таким образом, потребуется наличие не одной, а двух идентичных капиллярных установок, в одну из которых помещается среда с предварительно известным значением внутреннего трения, а во второй будет находиться помещенная туда исследуемая жидкость. В дальнейшем выполняется измерение двух значений времени и составление пропорции, по которой можно выйти на нужное число.
Ротационный метод потребует наличия конструкции из двух соосных цилиндров, что предполагает нахождение одного и них внутри другого. В промежуток между ними заливается жидкость, а далее внутреннему цилиндру придается определенная скорость. данная угловая скорость также сообщается жидкости. Вязкость среды определяется при этом благодаря разнице в силе момента.
Метод Стокса. Проведение такого опыта требует наличие вискозиметра Гепплера, представляющего собой заполненный жидкостью цилиндр. До начала эксперимента на цилиндре делаются две пометки и затем между ними измеряется длина. Дальше берется шарик определенного радиуса R, который затем опускается в жидкую среду. Для вычисления скорости его падения определяется время передвижения объекта от одной метки к другой. Знание скорости движения шарика позволяет определить вязкость жидкости.

Вязкость в практическом применении

Известны способы широкого применения свойства вязкости жидкости в практическом смысле. Так, определение вязкости большое практическое значение имеет: в условиях нефтеперерабатывающей промышленности. работа с многофазными, дисперсными средами подразумевает знание их физических свойств, в особенности – внутреннего трения.

Современные вискозиметры делаются из прочных материалов, а их производство требует задействования передовых технологий. В комплексе это позволяет производить работу с высокой температурой и давлением без повреждений оборудования. Вязкость жидкости большую роль играет и в промышленности, поскольку транспортировка, добыча и переработка, например, нефти будут зависеть от значений внутреннего трения у жидкостной смеси.

Также существенную роль свойство вязкости жидкости играет и для медицинского оборудования. Так, поступление газовой смеси посредством эндотрахеальной трубки зависит от внутреннего трения данного газа. Здесь по-разному будет отражаться изменение значений вязкости среды на проникновении воздуха через аппарат (зависимость от состава газовой смеси).

Введение вакцин и лекарственных препаратов, через шприц также представляет яркий пример действия вязкости среды. Здесь имеются в виду перепады давления на конце иголки в момент впрыскивания жидкости, несмотря на факт изначального пренебрежения учеными данным физическим явлением. Возникновение высокого давления на наконечнике представляет собой следствие действия внутреннего трения.

Таким образом, вязкость среды считается одной из физических величин, обладающей широким практическим применением. В лаборатории, промышленности, а также медицине понятие внутреннего трения фигурирует довольно часто. Функционирование простейшего лабораторного оборудования зависимо от степени вязкости среды, используемой в исследованиях.

В промышленности, научной деятельности часто необходимо вычислить коэффициент вязкости жидкости. Работа с обычными или дисперсными средами в виде аэрозолей, газовых эмульсий требует знаний о физических свойствах этих веществ.

Что такое вязкость жидкости?

Еще Ньютон положил начало такой науке, как реология. Эта отрасль занимается изучением сопротивления вещества при движении, т. е. вязкости.

В жидкостях и газах происходит непрерывное взаимодействие молекул. Они ударяются друг о друга, отталкиваются или просто пролетают мимо. В итоге слои вещества как бы взаимодействуют друг с другом, придавая скорость каждому из них. Явление подобного взаимодействия молекул жидкостей/газов и называется вязкостью, или внутренним трением.

На примере газа такой опыт провести практически невозможно, т. к. силы взаимодействия молекул друг с другом очень малы, и визуально это зарегистрировать не удастся. Здесь тоже говорят о слоях, о скорости движения этих слоев, поэтому в газообразных средах также существует вязкость.

Ньютоновские и неньютоновские среды

Ньютоновская жидкость – это такая жидкость, вязкость которой можно высчитать с помощью формулы Ньютона.

К таким средам относятся вода и растворы. Коэффициент вязкости жидкости в таких средах может зависеть от таких факторов, как температура, давление или строение атома вещества, однако градиент скорости всегда останется неизменным.

Неньютоновские жидкости – это такие среды, в которых упомянутое выше значение может изменяться, а значит, формула Ньютона здесь действовать не будет. К таким веществам относятся все дисперсные среды (эмульсии, аэрозоли, суспензии). Сюда же относится и кровь. Об этом более подробно поговорим далее.

Кровь как внутренняя среда организма

Коэффициенты вязкости среды

Взаимодействие слоев среды друг на друга сказывается на характеристиках всей системы жидкости или газа. Вязкость – это один из примеров такого физического явления, как трение. Благодаря ей верхние и нижние слои среды постепенно выравнивают скорости своего тока, и в конечном итоге она приравнивается к нулю. Также вязкость можно характеризовать как сопротивление одного слоя среды другому.

Для описания таких явлений выделяют две качественные характеристики внутреннего трения:

динамический коэффициент вязкости (динамическая вязкость жидкости);
кинетический коэффициент вязкости (кинетическая вязкость).

Обе величины связаны уравнением υ = η / ρ, где ρ – плотность среды, υ – кинетическая вязкость, а η – динамическая вязкость.

Методы определения вязкости жидкости

Вискозиметрия – это измерение вязкости. На современном этапе развития науки найти значение вязкости жидкости практическим путем можно четырьмя способами:

1. Капиллярный метод. Для его проведения необходимо иметь два сосуда, соединенных стеклянным каналом небольшого диаметра известной длины. Также нужно знать значения давления в одном сосуде и в другом. Жидкость помещается в стеклянный канал, и за определенный промежуток времени она перетекает из одной колбы в другую.

Дальнейшие подсчеты производятся с помощью формулы Пуазейля для нахождения значения коэффициента вязкости жидкости.

На практике жидкие среды могут представлять собой раскаленные до 200-300 градусов смеси. Обычная стеклянная трубка в таких условиях просто бы деформировалась или даже лопнула, что недопустимо. Современные капиллярные вискозиметры собраны из качественного и стойкого материала, который легко переживает такие нагрузки.

2. Медицинский метод по Гессе. Чтобы рассчитать вязкость жидкости таким способом, необходимо иметь не одну, а две идентичные капиллярные установки. В одну из них помещают среду с заранее известным значением внутреннего трения, а в другую – исследуемую жидкость. Далее измеряют два значения времени и составляют пропорцию, по которой выходят на нужное число.

3. Ротационный метод. Для его проведения необходимо иметь конструкцию из двух соосных цилиндров. Это значит, что один из них должен быть внутри другого. В промежуток между ними заливают жидкость, а затем придают скорость внутреннему цилиндру. Эта угловая скорость также сообщается жидкости. Разница в силе момента позволяет вычислить вязкость среды.

4. Определение вязкости жидкости методом Стокса. Для проведения этого опыта необходимо иметь вискозиметр Гепплера, который представляет собой цилиндр, заполненный жидкостью. Перед началом эксперимента делают две пометки на цилиндре и измеряют длину между ними. Затем берут шарик определенного радиуса R и опускают его в жидкую среду. Чтобы определить скорость его падения, находят время передвижения объекта от одной метки до другой. Зная скорость движения шарика, можно вычислить вязкость жидкости.

Практическое применение вискозиметрам

Определение вязкости жидкости имеет большое практическое значение в нефтеперерабатывающей промышленности. При работе с многофазными, дисперсными средами важно знать их физические свойства, особенно внутреннее трение. Современные вискозиметры сделаны из прочных материалов, при их производстве задействуются передовые технологии. Все это в совокупности позволяет работать с высокой температурой и давлением без вреда для самого оборудования.

Вязкость жидкости играет большую роль в промышленности, потому что транспортировка, переработка и добыча, например, нефти зависят от значений внутреннего трения жидкостной смеси.

Какую роль играет вязкость в медицинском оборудовании?

Поступление газовой смеси через эндотрахеальную трубку зависит от внутреннего трения этого газа. Изменение значений вязкости среды здесь по-разному отражается на проникновении воздуха через аппарат и зависит от состава газовой смеси.

Введение лекарственных препаратов, вакцин через шприц тоже является ярким примером действия вязкости среды. Речь идет о перепадах давления на конце иголки при впрыскивании жидкости, хотя изначально полагали, что этим физическим явлением можно пренебречь. Возникновение высокого давления на наконечнике – это результат действия внутреннего трения.

Заключение

Вязкость среды – это одна из физических величин, которая имеет большое практическое применение. В лаборатории, промышленности, медицине – во всех этих сферах понятие внутреннего трения фигурирует очень часто. Работа простейшего лабораторного оборудования может зависеть от степени вязкости среды, которая используется для исследований. Даже перерабатывающая промышленность не обходится без знаний в области физики.

Читайте также: