dependența Studiul viscozității fluidului de temperatură
Lab 21
Studia dependența de vâscozitate a fluidului cu temperatură.
Mecanismele de viscozitate în gaze și lichide diferă în mod semnificativ. În lichide, distanța dintre molecule este mult mai mică decât în gaze. Prin urmare, mișcarea moleculelor în fluide, afectează în primul rând interacțiune intermoleculară, limitând mobilitatea acestora. Vâscozitatea lichidelor semnificativ mai mare decât cea a gazelor scade cu temperatură (gazele y invers) în creștere.
moleculele lichide pot efectua mici oscilații numai în distantele intermoleculare limitate. Cu toate acestea, din când în când, ca rezultat al vibrare fluctuațiilor moleculei poate primi de la molecule vecine exces de energie suficientă pentru a efectua un salt de o anumită distanță. La noua locație particula va petrece ceva timp t. oscilantă până când acesta din nou, nu va primi ca urmare a fluctuațiilor în puterea necesară pentru salt; din nou, se va face un salt, etc. Astfel de vibrații, schimbarea neregulată - .. Aceasta este mișcarea termică a moleculelor de lichid. În expresie figurativă Frenkel Frenkel moleculele din lichid sunt nomazi, în care transferurile pe termen scurt sunt înlocuite cu perioade relativ lungi de „stabilit“ viata. Durata medie de t «stabilit» molecule de viață se numește timp de relaxare. Depinde de temperatura. Odată cu creșterea temperaturii t scade foarte rapid, ceea ce determină o creștere a mobilității moleculelor lichide și, prin urmare, scăderea viscozității.
Pentru molecula de lichid pentru a sari de la o poziție de echilibru la altul, trebuie să rupă legătura cu moleculele învecinate. Acest lucru necesită o anumită energie consumată W. adică moleculă trebuie să depășească potențialul W. înălțimea barierei Valoarea W este numită energie de activare.
Durata moleculei în acest sit fluidul este determinat de probabilitatea ca moleculele de a primi suficienta energie pentru a sari W .. Dar această probabilitate este exprimată prin lege Boltzmann
Aici n este numărul de molecule pe unitatea de volum, a cărui energie este egal cu W. n0 - numărul de molecule pe unitatea de volum de energie W = 0.
Cu cât mai mare probabilitatea de molecula de energie W. mai mici vor fi „t Decontare». și anume . Prin urmare, putem scrie o expresie pentru timpul mediu de relaxare
.
Modificator A are o semnificație perioadei de oscilație a moleculei.
Evident, mai fluid va curge (vâscozitate mai mică, astfel) decât puțin timp t «decontare“ molecule. Prin urmare, cu atât mai mult există un salt.
Aceste considerații conduc la expresia coeficientului de viscozitate, numită ecuația Fraenkel-Andrade
Modificator C, face parte din această expresie depinde de tipul lichidului, frecvența vibrațiilor moleculare și a temperaturii (
T). La temperaturi obișnuite (kT
Logaritm cu formula (1)
Complotat împotriva reprezintă o linie dreaptă (fig.1). Din panta acestei linii, puteți determina W. energiei de activare
k - este Boltzmann.
Aceasta este energia de activare pentru o singură moleculă.
Energia de activare în calcul per mol fluid
Ca date de referință pentru vodyWM „16 J / mol.
În această lucrare, determinată experimental raportul dintre vâscozitatea apei la diferite temperaturi și pe baza acestor măsurători sunt determinate de energia de activare.
Coeficientul experimental vâscozitate este măsurată cu un viscozimetru bilă care se încadrează (metoda Stokes).
Pe bec există trei forțe: gravitație R. în jos; forța de frecare internă și FB flotabilitate. în sus. Mingea cade rapid la început, dar apoi are loc foarte rapid de echilibru, de exemplu,