VISKOZITA A POVRCHOVÉ NAPĚTÍ

Podobné dokumenty
12. VISKOZITA A POVRCHOVÉ NAPĚTÍ

5b MĚŘENÍ VISKOZITY KAPALIN POMOCÍ PADAJÍCÍ KULIČKY

2 Tokové chování polymerních tavenin reologické modely

Měření kinematické a dynamické viskozity kapalin

Zařízení: Rotační viskozimetr s příslušenstvím, ohřívadlo s magnetickou míchačkou, teploměr, potřebné nádoby a kapaliny (aspoň 250ml).

Reologické vlastnosti ropných frakcí

Jak to vlastně funguje

1. Měřením na rotačním viskozimetru zjistěte, zda jsou kapaliny připravené pro měření newtonovské.

4 STANOVENÍ KINEMATICKÉ A DYNAMICKÉ VISKOZITY OVOCNÉHO DŽUSU

LEE: Stanovení viskozity glycerolu pomocí dvou metod v kosmetickém produktu

REOLOGICKÉ VLASTNOSTI ROPNÝCH FRAKCÍ

7. Viskozita disperzních soustav

Konstrukce optického mikroviskozimetru

MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

Úvod. K141 HYAR Úvod 0

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov. Modelování termohydraulických jevů 3.hodina. Hydraulika. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D.

Mechanika tekutin. Tekutiny = plyny a kapaliny

Reologické chování tekutin stanovení reogramů

Mechanika tekutin. Hydrostatika Hydrodynamika

Dynamická viskozita oleje (Pa.s) Souřadný systém (proč)?

V i s k o z i t a N e w t o n s k ý c h k a p a l i n

Základy reologie a reometrie kapalin

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

5. Stavy hmoty Kapaliny a kapalné krystaly

Fyzika kapalin. Hydrostatický tlak. ρ. (6.1) Kapaliny zachovávají stálý objem, nemají stálý tvar, jsou velmi málo stlačitelné.

BIOMECHANIKA. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

Měření povrchového napětí

Sklářské a bižuterní materiály 2005/06

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hustopeče, Masarykovo nám. 1

LOGO. Struktura a vlastnosti kapalin

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

Teorie měření a regulace

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

Počítačová dynamika tekutin (CFD) Základní rovnice. - laminární tok -

Hydrodynamika. ustálené proudění. rychlost tekutiny se v žádném místě nemění. je statické vektorové pole

Teoretické otázky z hydromechaniky

Dynamika tekutin popisuje kinematiku (pohyb částice v času a prostoru) a silové působení v tekutině.

Základy fyziky + opakovaná výuka Fyziky I

Hydromechanické procesy Fyzikální vlastnosti tekutin

Fyzikální vlastnosti tekutin. M. Jahoda

6. Mechanika kapalin a plynů

Laboratorní úloha Diluční měření průtoku

Měření prostupu tepla

3. Měření viskozity, hustoty a povrchového napětí kapalin

Mechanika tekutin je nauka o rovnováze a makroskopickém pohybu tekutin a o jejich působení na tělesa do ní ponořená či jí obtékaná.

Měření teplotní roztažnosti

1. Měřením na rotačním viskozimetru zjistěte, zda jsou kapaliny připravené pro

Spotřeba paliva a její měření je jedna z nejdůležitějších užitných vlastností vozidla. Měřit a uvádět spotřebu paliva je možno několika způsoby.

TÍHOVÉ ZRYCHLENÍ TEORETICKÝ ÚVOD. 9, m s.

Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Inovace magisterského studijního programu Fakulty ekonomiky a managementu

Zapojení teploměrů. Zadání. Schéma zapojení

ZÁKLADY REOLOGIE A REOMETRIE KAPALIN

Senzory průtoku tekutin

Potenciální proudění

Mechanika - síla. Zápisy do sešitu

PŘÍKLADY Z HYDRODYNAMIKY Poznámka: Za gravitační zrychlení je ve všech příkladech dosazována přibližná hodnota 10 m.s -2.

Pohyb tělesa po nakloněné rovině

A:Měření odporových teploměrů v ultratermostatu B:Měření teploty totálním pyrometrem KET/MNV (8. cvičení)

Hydromechanické procesy Obtékání těles

Reologické modely technických materiálů při prostém tahu a tlaku

Univerzita obrany. Měření součinitele tření potrubí K-216. Laboratorní cvičení z předmětu HYDROMECHANIKA. Protokol obsahuje 14 listů

NÁVRH A REALIZACE ÚLOH DO FYZIKÁLNÍHO PRAKTIKA Z

Experimentální výzkum termo-fyzikálních vlastností látek

Proudění viskózní tekutiny. Renata Holubova Viskózní tok, turbulentní proudění, Poiseuillův zákon, Reynoldsovo číslo.

VSTUPNÍ KONTROLA MATERIÁLU, SUROVIN A LÁZNÍ. Základní vlastnosti a zkoušky

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. = (pascal) tlak je skalár!!! F p = =

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid

Fyzikální praktikum I

VALIVÁ LOŽISKA Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích

Proudění vzduchu v chladícím kanálu ventilátoru lokomotivy

Proudění Sborník článků z on-line pokračujícího zdroje Transformační technologie.

Vývoj prototypu vibračního viskozimetru

U218 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze

VLASTNOSTI KAPALIN. Část 2. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič; MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

Vakuová fyzika 1 1 / 40

Vícefázové reaktory. Probublávaný reaktor plyn kapalina katalyzátor. Zuzana Tomešová

KAPALINY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

PROCESY V TECHNICE BUDOV 11

Tlak v kapalinách a plynech Vztlaková síla Prodění kapalin a plynů

Řešení úloh krajského kola 60. ročníku fyzikální olympiády Kategorie A Autoři úloh: J. Thomas (1, 2, 3), V. Vícha (4)

Zadání programu z předmětu Dynamika I pro posluchače kombinovaného studia v Ostravě a Uherském Brodu vyučuje Ing. Zdeněk Poruba, Ph.D.

1. Měření hodnoty Youngova modulu pružnosti ocelového drátu v tahu a kovové tyče v ohybu

Výukové texty pro předmět Měřící technika (KKS/MT) na téma Tvorba grafické vizualizace principu měření tlaku (podtlak, přetlak)

BIOMECHANIKA KINEMATIKA

PROCESY V TECHNICE BUDOV cvičení 3, 4

Měření teplotní roztažnosti

Mechanika kapalin a plynů

Proč funguje Clemův motor

MECHANIKA TUHÉHO TĚLESA

Dynamika vázaných soustav těles

Obr. 9.1 Kontakt pohyblivé části s povrchem. Tomuto meznímu stavu za klidu odpovídá maximální síla, která se nezývá adhezní síla,. , = (9.

INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Kuželový čep. D α. Krouticí moment (N.m) M k =M k (D,h,ω,α,µ) Teplota vzduchu ( C) T=T(z,...) s d. 160 o C 100 o C

Fyzikální praktikum II

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Studium reologického chování látek. stud. skup.

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 6. Měření rychlostí proudění

1141 HYA (Hydraulika)

7. Rozdělení pravděpodobnosti ve statistice

MASARYKOVA UNIVERZITA Pedagogická fakulta BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

b) Maximální velikost zrychlení automobilu, nemají-li kola prokluzovat, je a = f g. Automobil se bude rozjíždět po dobu t = v 0 fg = mfgv 0

Transkript:

VISKOZITA A POVRCHOVÉ NAPĚTÍ TEORETICKÝ ÚVOD V proudící reálné tekutině se projevuje mezi elementy tekutiny vnitřní tření. Síly tření způsobí, že rychlejší vrstva tekutiny se snaží zrychlit vrstvu pomalejší a ta naopak zpomalovat vrstvu rychlejší. Podíl třecí síly a plošky, na kterou síla působí, označujeme jako tečné napětí Schematické znázornění rychlostních poměrů v tekutině je na obr. 1. Vztah mezi tečným napětím a změnou rychlosti můžeme v řadě případů popsat lineární závislostí, v níž koeficient úměrnosti se nazývá dynamická viskozita. Dynamická viskozita je definována vztahem kde dv dy dv, Pa s, (1) dy je velikost rychlostního spádu (rychlostní gradient) ve směru kolmém na rychlost. V mechanice tekutin se zavádí ještě kinematická viskozita podle vztahu v němž je hustota tekutiny. 2 1, m s, (2) Obr. 1 Dynamická viskozita všech tekutin závisí na teplotě, pro kapaliny s růstem teploty výrazně klesá, pro plyny při zvyšování teploty dynamická viskozita roste. Viskozita reálných kapalin může být funkcí rychlostního spádu. Grafické vyjádření závislosti tečného napětí na rychlostním spádu se nazývá reogram a pro některé typy látek je na obr. 2. Hodnoty viskozity jsou uvedeny v tab. 1. Tekutiny, pro něž je reogramem přímka procházející počátkem, mají při stálé teplotě a tlaku viskozitu konstantní, nezávislou na rychlostním spádu. Jsou označovány jako tekutiny newtonské (normální). Patří mezi ně např. voda, minerální oleje, benzin, líh atd. V případě, že reogram není lineární, tekutiny se nazývají nenewtonské (anomální). V tomto případě se zavádí viskozita pro určitý rychlostní spád. Označuje se jako ekvivalentní viskozita, a představuje ji směrnice tečny v daném bodě reogramu.

Tabulka 1 orientační hodnoty dynamické viskozity při 20 C látka viskozita látky [mpa s] petrolej 0,65 voda 1,0 ovocná šťáva* 2 5 smetana* 10 olivový olej 100 med* 10 4 dehet* 10 6 asfalt* 10 8 * u těchto nenewtonských tekutin uvedené hodnoty viskozity platí pouze pro určitý rychlostní spád Podle průběhu reogramů dělíme nenewtonské tekutiny na 1. látky plastické (binghamské) za běžných podmínek nevykazují tekutost, vyžadují překročení určité meze tečného napětí, aby došlo k tečení (kašovité suspenze, kaly, vápno), 2 látky pseudoplastické při malých rychlostních spádech mají anomální chování a při větších se chovají jako tekutiny newtonské (zředěné suspenze), 3. látky dilatantní viskozita se se stoupajícím tečným napětím zvětšuje, látky snadno sedimentují (mokrý písek), 4. látky tixotropní se zvyšujícím se tečným napětím viskozita klesá (jogurt, tixotropní barvy pod tlakem štětce se stávají snadno roztíratelné), 5. látky reopexní vlivem zvyšujícího se tečného napětí viskozita stoupá (suspenze, sádry, šlehaný bílek). Obr. 2 S dynamickou viskozitou se setkáváme při vyjádření odporové síly působící na těleso pohybující se v tekutém prostředí. Této skutečnosti se využívá pro měření dynamické viskozity tekutin pomocí přístrojů, které se nazývají viskozimetry. Podle použitého principu se rozlišují tyto základní typy: Kapilární viskozimetry využívají rovnice vyjadřující závislost množství kapaliny proteklého za určitý čas tenkou trubicí známých rozměrů na viskozitě měřené kapaliny. Tyto přístroje se

vyrábějí jak v nejjednodušším provedení (např. pro orientační určování viskozity nátěrových hmot), tak v přesném a velmi přesném provedení (přesnost až 0,2 %), vhodném pro měření jak za nízkých tak i za vysokých teplot. Rotační viskozimetry jsou založeny na měření síly přenášené tokem kapaliny z jedné plochy viskozimetru na druhou. Obvyklé provedení sestává ze dvou souosých válců, mezi kterými je měřená kapalina. Jeden z válců se uvede do rotačního pohybu se stálou úhlovou rychlostí a měří se moment síly působící na druhý válec. Rotační viskozimetry byly v posledních letech technicky velmi zdokonaleny. Špičkové přístroje měří viskozitu v rozsahu tří řádů s přesností 1 % a reprodukovatelností 0,1 % v teplotním rozsahu 0 100 C. Přístroje jsou doplněny elektronickým zařízením umožňujícím programovat měření, měřit ve velkém rozsahu otáček válce, vykreslovat reogramy, tisknout výsledky, napojit viskozimetr na počítačový měřící systém apod. Tělískové viskozimetry jsou přístroje, které určují viskozitu z rychlosti pádu vhodného tělíska v měřené kapalině. Princip této metody je podrobněji vysvětlen v návodu k laboratorní úloze č. 13. Tělískové viskozimetry patří mezi levnější přístroje, lze s nimi určovat viskozitu obvykle v rozsahu pouze jednoho řádu a to s přesností až 1 %, která je dosažitelná pouze za předpokladu, že s odpovídající přesností určujeme i hustotu měřené kapaliny a její teplotu.

STANOVENÍ DYNAMICKÉ VISKOZITY HÖPPLEROVÝM VISKOZIMETREM ÚLOHA č. 14 Z p ů s o b m ě ř e n í : Höpplerův viskozimetr (obr. 3) patří mezi tělískové viskozimetry, v kterých se dynamická viskozita určuje z rychlosti rovnoměrného pohybu tělíska ve zkoumané kapalině. Viskozimetr je tvořen skleněnou válcovou trubicí naplněnou měřenou kapalinou, v níž se může pohybovat tělísko ve tvaru koule. Válcová trubice je obklopena pláštěm s protékající vodou, jejíž teplota je řízena termostatem. Obvykle se měří doba průchodu kuličky mezi dvěma krajními ryskami vyznačenými na trubici a jejich vzdálenost bývá 0,1 m. Obr. 3 Za předpokladu, že kulička padá v kapalině rovnoměrně a proudění je laminární, platí pro dynamickou viskozitu vztah k K, (3) kde je hustota kuličky, k hustota kapaliny, doba průchodu kuličky mezi krajními značkami, K výrobcem zadaná konstanta přístroje pro danou kuličku. Platnost vztahu (3) je podle výrobce zaručena tehdy, je-li čas větší než 30 s a kulička je na začátku měření až na horním okraji trubice. Toho lze dosáhnout překlopením viskozimetru okolo vodorovné osy před započetím každého měření. Relativní hmotnostní koncentraci glycerinu lze určit na základě zjištěné viskozity při teplotě 30 C pomocí známých hodnot viskozity pro několik hodnot koncentrací vody. Relativní koncentraci měřeného glycerinu určíme metodou lineární interpolace. Hodnoty dynamické viskozity pro několik hodnot relativní hmotnostní koncentrace vody jako příměsi v glycerinu jsou uvedeny na kartě úlohy.

P ř i p o m í n k y k m ě ř e n í a v y h o d n o c e n í : Termostat naplňte vodou o teplotě nižší než 30 C. Na kontaktním teploměru termostatu nastavte měřicí teplotu, nejdříve 30 C. Po dosažení požadované teploty překlopte viskozimetr a změřte dobu průchodu kuličky mezi krajními ryskami. Technický glycerin obsahuje vždy určité množství vody, které se obvykle vyjadřuje v procentech hmotnostní koncentrace vody v glycerinu. Příměs vody i v malém množství podstatným způsobem ovlivňuje hodnotu dynamické viskozity. Nejistota hodnoty viskozity závisí především na přesnosti použitého viskozimetru. Relativní nepřesnost hodnoty dynamické viskozity pro daný typ viskozimetru nebývá horší než 2 %.