УДК 532.13

Балымбет Г.Д.

№ 59 мектеп-гимназия, Алматы қаласы, Қазақстан Республикасы

СҰЙЫҚ ТҰТҚЫРЛЫҒЫНЫҢ ТЕМПЕРАТУРАҒА

ТӘУЕЛДІЛІГІН ЗЕРТТЕУ

В работе исследуется зависимость динамической вязкости от температуры. Эксперименты проводятся на установке «Лабораторный комплекс по термодинамике – 1», разработанный Российским научно-исследовательским центром «Владис» и на устройстве для определения вязкости жидкости по методу Стокса.

Сұйықтың маңызды физикалық қасиеттерінің бірі - тұтқырлық. Тұтқырлық (немесе ішкі үйкеліс деп те атайды) - бұл нақты сұйықтардың бір қабатының екінші қабатына қатысты орын ауыстыруына кедергі жасайтын қасиеті. Нақты сұйықтарың бір қабатының екінші қабатына қатысты орын ауыстыруы кезінде қабат бетіне бағытталған ішкі үйкеліс күштері пайда болады. Бұл күштердің әсері жылдам қозғалатын сұйық қабатының тарапынан жәй қозғалатын қабатына үдеткіш күштің әсер етуінен және жәй қозғалатын сұйық қабатының тарапынан жылдам қозғалатын қабатына тежегіш күштің әсер етуінен байқалады.

Сұйықтың тұтқырлығын анықтаудың бірнеше әдістері бар. Олар сұйық ішінде жәймен қозғалатын сфералық пішіндегі кішкентай денелердің жылдамдығын өлшеуге негізделген Стокс әдісі және жіңішке түтіктен (капиллярдан) аққан сұйықтың ламинарлық ағысына негізделген Пуазейль әдісі. Ал, бұл жұмыста сұйық тұткырлығының температураға тәуелділігі зерттеледі. Тәжірибе Ресейдің «Владис» ғылыми-зерттеу орталығында жасалған «Термодинамикадан зертханалық кешен – 1» қондырғысында және Стокс әдісімен сұйықтың тұтқырлығын анықтайтын құрылғыда жүргізіледі. Алғашқы тәжірибенің мәнісі мынада: түтік арқылы қуыстан сұйықтың ағу уакыты сұйықтың тұтқырлығына пропорционал және оның тығыздығына кері пропорционал. Пропорционалдык коэффициент қондырғының параметрлерімен және қуыстағы сұйықтың берілген алғашқы және соңғы деңгейімен анықталады.

Тұтқырлықтың температураға тәуелділігін өлшеуге арналган құралдың схемасы 1-суретте көрсетілтен. Автоклавқа капилляр-вискозиметр бұралып бекітіледі және оған түтік толық батып тұратындай етіп деңгейге дейін сұйық құйылады (1а-сурет). Қуыстан ауаны сорғанда қуысқа сұйық тартылады, бұл кезде өлшеу түтікшедегі сұйық деңгейі санақтың берілген алғашқы деңгейінен 10-15 мм төмен түседі (1б-сурет). Содан кейін қуыс пен атмосфераны қосатын кранды ашқанда, сұйық алғашқы деңгейіне қарай қозғала бастайды. Сұйықтың ден екінші берілген деңгейге дейінгі арақашықтықты жүріп өтетін уақыты өлшенеді. Бұл уақыт сұйық тұтқырлығына пропорционал.

а б

1-сурет. Тұтқырлықтың температураға тәуелділігін

өлшеуге арналған құралдың схемасы

Тұтқырлықтың температураға тәуелділігі мына тәжірибелік есептеу формуласымен анықталады:

,

мұндағы сұйықтың белгілі бір температураға сәйкес тұтқырлығы, сұйықтың бөлме температурасына сәйкес тұтқырлығы, белгілі бір температура кезіндегі сұйықтың деңгейден деңгейге дейінгі арақашықтықты жүріп өту уақыты, сұйықтың бөлме температурасындағы деңгейден деңгейге дейінгі арақашықтықты жүріп өту уақыты.

Тәжірибеден алынған тұтқырлықтың температураға тәуелділік графигі 2-суретте көрсетілген. Бұдан шығатын қорытынды мынадай: сұйықтың тұтқырлығы температураға тәуелді; температура көтерілгенде тұтқырлық кемиді.

Тәжірибеде сұйық ретінде су алынған. Судың тұтқырлық коэффициентінің сандық мәнін есептеу үшін Стокс әдісі пайдаланылды. Бөлме температурасындағы судың тұтқырлығы ·мПа·с , ал - дағы тұтқырлығы мПа·с -ке тең екені анықталды, яғни бұл әдіс бойынша да температура көтерілгенде сұйықтың тұтқырлығы кемиді.

2-сурет. Тәжірибеден алынған тұтқырлықтың температураға тәуелділігі

Сұйықтың тұтқырлығының температураға тәуелділігінің табиғатта және техникада маңызы зор. Оған мысал ретінде, өзен суларының қысқы күнге карағанда жаздыгүні жылдамырақ ағуын, мұнайды тасымалдау кезінде кұбырларды жылумен оқшаулауды немесе парафинді мұнайдың кұбыр ішімен жақсы жүруі үшін қосымша жылу берілуін және автокөліктерді жүргізу алдында жанар майды қыздыруын айтуға болады.

Әдебиеттер

1. Трофимова Т.И. Курс физики: Учебник для студ. вузов. – М.: Высш. шк., 1985. – 432 стр. С. 45-53

2. Абдуллаев Ж. Физика курсы: Жоғары оқу орындары студенттеріне арналған оқу құралы. – Алматы: Білім, 1994. – 352 бет. Б. 38-47

3. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Жалпы физка курсы, І том. Механиканың физикалық негіздері. Молекулалық физика.Тербелістер және толқындар. – Алматы: Мектеп, 1971. – 499 бет. Б.149-168

4.Савельев И.В. Жалпы физика курсы, І том. Механика, Тербелістер және толқындар, Молекулалық физика. – Алматы: Мектеп, 1977. – 508 бет. Б. 200-220

5. Физический практикум. Механика и молекулярная физика. Под ред. проф. В.И. Ивероновой. Составлен: А.Г. Белянкиным, Г.П. Мотулевич, Е.С. Четвериковой, И.А. Яковлевым. – М.: Наука, 1967. 527 стр.

6. Лабораторный практикум по физике: Учеб. пособие для студентов втузов/ Ахматов А.С., Андреевский В.М., Кулаков А.И. и др.; под ред. А.С.Ахматова. - М.: Высш. школа, 1980. 360 с.