Лабораторная работа: Определение коэффициента вязкости прозрачной жидкости методом Стокса

Для проведения данной работы потребуется следующее оборудование: капиллярная установка, микроскоп, осветитель, штатив, миллиметровая бумага, секундомер, градуированный бюретный стакан и пробирка с прозрачной жидкостью, например, глицерин.

Перед началом работы необходимо выполнить калибровку микроскопа и измерить радиус капилляра с помощью штатива и миллиметровой бумаги. При этом следует учесть, что измерения должны быть проведены несколько раз для каждого капилляра и результаты усреднены.

Прежде чем приступить к самому определению коэффициента вязкости, необходимо подготовить жидкость для измерений. Для этого пробирку с жидкостью помещают в водяную баню и нагревают до определенной температуры. При этом следует убедиться, что температура жидкости достигла равновесия.

Затем, с помощью бюретки, жидкость плавно вливают в капиллярную установку, заполняя ее до определенной высоты. После этого, накрыв горлышко капилляра указательным пальцем, устанавливают его в микроскоп.

Далее, на нижней части капилляра выпускают каплю жидкости и начинают отсчет времени секундомером с момента прохождения начальной точки. В это время с помощью микроскопа наблюдают и записывают положение передвигающейся капли в заданные моменты времени.

После осуществления серии измерений, необходимо построить зависимость расстояния, которое пройдет капля за заданное время, от времени ее движения. График этой зависимости линейный, и его тангенс угла наклона равен половине удвоенному радиусу капилляра.

В конечном итоге, с использованием экспериментальных данных и уравнения Стокса, можно рассчитать коэффициент вязкости жидкости. Уравнение Стокса выглядит следующим образом:

η = (2gh^2) / (9vρr²)

где:
η - коэффициент вязкости жидкости,
g - ускорение свободного падения,
h - высота столба жидкости в капилляре,
v - скорость падения капли,
ρ - плотность жидкости,
r - радиус капилляра.

Следует учесть, что в данной формуле допущено, что радиус капли много меньше радиуса капилляра, а также что движение капли в жидкости происходит с постоянной скоростью.

На основе полученных результатов и расчетов можно сделать выводы о вязкости данной жидкости при определенной температуре.