Вивчення деяких властивостей рідини
Мета: Вивчення властивостей рідини
1. Вступ: рідину оточує скрізь і завжди. Самі люди складаютьсяз рідини, вода дає нам життя, з води ми вийшли і до води завжди повертаємося.Але що ж таке рідина, з наукової точки зору рідина це - одне з агрегатнихстанів речовини. Основною властивістю рідини є, те, що вона здатна мінятисвою форму під дією механічного впливу. Рідини бувають ідеальні тареальні. Ідеальні - нев'язких рідин, що володіють абсолютною рухомістю, тобтовідсутністю сил тертя і дотичних напружень і абсолютної незмінністю, а обсязіпід впливом зовнішніх сил. Реальні - в'язкі рідини, що володіють стисливістю,опором, що розтягують і зрушуючим зусиллям і достатньою рухливістю, тобтонаявністю сил тертя і дотичних напружень.
2. Характеристика рідкого стану: Рідке стан зазвичай вважаютьпроміжним між твердим тілом і газом: газ не зберігає ні обсяг, ні форму,а тверде тіло зберігає і те, і інше. Рідини бувають ідеальні та реальні. Ідеальні- Нев'язки рідини, що володіють абсолютною рухомістю, тобто відсутністю сил тертяі дотичних напружень і абсолютної незмінністю, а обсязі під впливом зовнішніхсил. Реальні - в'язкі рідини, що володіють стисливістю, опором, розтягуючимі зрушуючим зусиллям і достатньою рухливістю, тобто наявністю сил тертя і дотичнихнапружень. Реальні рідини можуть бути ньютоновскими і неньютоновскими (бінгамовскімі).
3. Ньютонівські і неньютонівської рідини: Якщо в рухомої рідиниїї в'язкість залежить тільки від її природи і температури і не залежить від градієнташвидкості, то такі рідини називають ньютонівськими. До них відносяться однорідні рідини.Коли рідина неоднорідна, наприклад, складається з великих молекул, що утворюють складніпросторові структури, то при її плині в'язкість залежить від градієнта швидкості.Такі рідини називають неньютоновскими. Неньютонівські рідини не піддаються законамзвичайних рідин, ці рідини змінюють свою щільність і в'язкість при впливіна них фізичною силою, причому не тільки механічним вплив, але й навіть звуковимихвилями. Якщо впливати механічно на звичайну рідину то чим більша будевплив на неї, тим більше буде зрушення між площинами рідини, іншими словамичим сильніше впливати на рідину, тим швидше вона буде текти і міняти своюформу. Якщо впливати на неньютонівської рідини механічними зусиллями, миотримаємо зовсім інший ефект, рідина почне приймати властивості твердих тілі вести себе як тверде тіло, зв'язок між молекулами рідини буде посилюватисяіз збільшенням сили впливу на неї, в слідстві ми зіткнемося з фізичним утрудненнямзрушити шари таких рідин. В'язкість неньютонівських рідин зростає призменшення швидкості току рідини
4. Властивості рідини: Як у всього сущого на землі, у рідині єсвої властивості, такі як в'язкість, щільність, плинність, температура кипіння і замерзанняі багато інших. Дана робота більше заснована на вивченні в'язкості рідини, алеварто згадати і про інших її властивостях
a. В'язкість - це здатність чинити опір переміщенню однієїз частини щодо іншої - тобто як внутрішнє тертя.
b. Щільність - фізична величина, обумовлена ​​для однорідногоречовини масою його одиничного обсягу. Щільність води при температурі 4 про Сдорівнює 1г/см 3 .
c. Кипіння - процес пароутворення всередині рідини. При достатньовисокій температурі тиск пари стає вище тиску усередині рідини, і тампочинають утворюватися бульбашки пари, які (в умовах земного тяжіння) спливаютьнаверх.
5. Методика визначення властивостей рідини
a. визначення в'язкості: Капілярні віскозиметри вимірюють витрату фіксованогооб'єму рідини через малий отвір при контрольованій температурі. Швидкість зсувуможна виміряти приблизно від нуля до 106 с-1, замінюючи капілярний діаметр і прикладенатиск. Типи капілярних віскозиметрів та їх режими роботи: Скляний капілярнийвіскозиметр (ASTM D 445) - Рідина проходить через отвір встановлюваного -діаметра під впливом сили тяжіння. Швидкість зсуву - менше ніж 10 с-1. Кінематичнав'язкість всіх автомобільних масел вимірюється капілярними вискозиметрами. Капілярнийвіскозиметр високого тиску (ASTM D 4624 і D 5481) - Фіксований об'єм рідинивидавлюється через скляний капіляр діаметра під дією прикладеного тискугазу. Швидкість зсуву може бути змінена до 106 с-1. Ця методика зазвичай використовується,щоб моделювати в'язкість моторних масел в робочих корінних підшипниках. Ця в'язкістьназивається, в'язкістю при високій температурі і високому зсуві (HTHS) і вимірюєтьсяпри 150 В° C і 106 с-1. HTHS в'язкість вимірюється також імітатором конічного підшипника,ASTM D 4683
6. Освіта вільної поверхні і поверхневий натяг . Череззбереження обсягу рідина здатна утворювати вільну поверхню. Така поверхняє поверхнею розділу фаз даної речовини: по одну сторону перебуває рідкафаза, по іншу - газоподібна (пара), і, можливо, інші гази, наприклад, повітря.Якщо рідка і газоподібна фази одного і того ж речовини стикаються, виникаютьсили, які прагнуть зменшити площу поверхні розділу - сили поверхневогонатягу. Поверхня розділу поводиться як пружна мембрана, яка прагнестягтися. Поверхневий натяг може бути пояснено притяганням між молекуламирідини. Кожна молекула притягує інші молекули, прагне "оточити"себе ними, а значить, піти з поверхні. Відповідно, поверхня прагне зменшитися.Тому мильні бульбашки і бульбашки при кипінні прагнуть прийняти сферичну форму:при даному обсязі мінімальною поверхнею володіє куля. Якщо на рідину діютьтільки сили поверхневого натягу, вона обов'язково ухвалить сферичну форму- Наприклад, краплі води в невагомості. Маленькі об'єкти з щільністю, більшої щільностірідини, здатні "плавати" на поверхні рідини, так як сила тяжінняменше сили, що перешкоджає збільшенню площі поверхні.
Експеримент № 1
Мета: вивченнядеяких властивостей неньютонівських рідин
Реактиви: крохмалькартопляний, вода
Посуд: глибокачашка (кристалізатор), металева паличка
Хід роботи:
1.Взяти крохмаль і насипати його в кристалізатор
2.Налити невелику кількість води і розмішати за допомогою металевої палички(Не використовувати скляні палички, через їх крихкості)
3.Поступово підливати води і заважати, поки не вийде однорідна маса
Отриману рідинуможна налити в руку і спробувати скачати кульку , при впливі на рідину,поки ми будемо катати кульку, в руках буде твердий кулю з рідини, причому, чим швидшеі сильніше ми будемо на нього впливати, тим щільніше і твердіше буде наш кульку.Як тільки ми розтисніть руки, твердий до цього часу куля тут же розтечеться по руці.Пов'язано це буде з тим, що, після припинення дії на нього, рідина зновуприйме властивості рідкої фази.
Якщо налити получившейсярідини у високий резервуар, і покласти
зверху кидок дерева,в нього вільно можна буде забити цвях. Так само можна просто вільно без зусильзанурити палець в даний розчин, але якщо спробувати швидко ткнути в нього, палецьзупиниться саме на поверхні розчину, не проникнувши всередину, і чим швидше ісильніше пробувати пробити верхню мембрану, тим більший опір ми будемо отримуватив замін.
Застосування неньютоновскимирідин: в світі як не дивно дуже популярні дані рідини. У США на основіданих рідин, міністерство оборони розпочало випуск бронежилетів для військових. Данібронежилети за своїми характеристиками навіть краще звичайних, так як легше по вазі іпростіше у виготовленні.
Так само неньютоновскимирідини використовуються в автопромі, моторні масла синтетичного виробництва наоснові неньютонівських рідин зменшують свою в'язкість в кілька десятків разів,пі підвищенні оборотів двигуна, дозволяючи при цьому зменшити тертя в двигуни.
Магнітні дрібнодисперсн...
