При установившемся движении объем жидкостей V, вытекающий через цилиндрический капилляр радиуса r и длины l за время t определяется формулой Пуазейля:
(9.7)
где η – коэффициент внутреннего трения жидкости,
p – давление на жидкость, вытекающую из капилляра.
Зная величины V, p, r, t, l по формуле (9.1) можно вычислить абсолютное значение коэффициента внутреннего трения, если время истечения жидкости из капилляра достаточно велико. На практике обычно измеряют относительные коэффициенты внутреннего трения. Применяя к двум жидкостям, первой – исследуемой и второй, коэффициент внутреннего трения которой известен, уравнение (9.7), получаем следующее соотношение коэффициентов η для этих жидкостей:
(9.8)
Уравнение (9.8) справедливо при соблюдении следующих условий:
а) объемы протекающих через один и тот же капилляр жидкостей равны;
б) время истечения сравнительно велико.
Если жидкость вытекает под действием силы тяжести, то
(9.81)
где ρ1 и ρ2 - плотности жидкостей, и соотношение (9.8) можно записать в виде:
|
|
(9.82)
Одним из вискозиметров, устройство которого учитывает условия применения уравнения (9.8), является сифонный капиллярный вискозиметр. Он представляет собой U–образную стеклянную трубку (рисунок 9.3). Широкое колено ab заканчивается расширением А, а другое колено имеет капилляр К с расширением В вверху. Над расширением В и под ним на стенке трубки нанесены метки. В прибор через отверстие а в расширение А при каждом опыте вводится один и тот же объем жидкости, отмеряемый измерительной пипеткой. Эта жидкость всасывается при помощи резиновой груши или насоса в расширение В. Далее измеряется время вытекания жидкости через капилляр от уровня верхней метки до нижней. Прибор помещается в термостат со стеклянными стенками, который поддерживает температуру вискозиметра постоянно.
![]() |
Рисунок 9.3. Капиллярный вискозиметр
Истечение жидкости из вискозиметра происходит под гидростатическим давлением самой исследуемой жидкости, т.е. давлением р, пропорциональным плотности этой жидкости и разностям уровней в левом и правом коленах вискозиметра, одинаковым для всех изучаемых жидкостей. тогда в уравнение (9.8) вместо отношения давления р1/р2 можно ввести отношение плотностей ρ1/ρ2 исследуемой и известной жидкости и расчет коэффициента внутреннего трения провести по формуле:
(9.9)
Формула (9.9) применима, если время истечения жидкостей t1 и t2 велико (порядка 100 сек. и выше). Поэтому капиллярные вискозиметры изготавливают с разными диаметрами капилляров для применения к разным жидкостям. Если известно значение коэффициента внутреннего трения η1 одной жидкости, то формула (9.9) позволяет рассчитать и абсолютное значение коэффициента внутреннего трения η2 второй жидкости.
|
|