FILM INSTRUKTAŻOWY

Spis treści

• Pomiar lepkości wybranych podłoży maściowych2Pomiar lepkości wybranych podłoży maściowych

• Definicja lepkości3Definicja lepkości

• Wyjaśnienie wzorów i pojęć4Wyjaśnienie wzorów i pojęć

Pomiar lepkości wybranych podłoży maściowych

RNJ33tzV0CL3n

Film przedstawiający pomiar lepkości wybranych podłoży maściowych.

Film przedstawiający pomiar lepkości wybranych podłoży maściowych.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RNJ33tzV0CL3n

Film przedstawiający pomiar lepkości wybranych podłoży maściowych.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Definicja lepkości

Lepkość to właściwość charakterystyczna dla danej cieczy i ciała półstałego, i ma związek z występowaniem w tych ciałach tarcia wewnętrznego. Jest to siła styczna, działająca na jednostkę powierzchni, niezbędna do przesunięcia równolegle do płaszczyzny przesuwu $1 {\mathrm{m}}^2$ cieczy z prędkością $1 \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$, w stosunku do warstwy równoległej na odległość $1 \mathrm{m}$. Matematycznie można zapisać równaniem: $F=\eta A\frac{dv}{dr}$. Lepkość cieczy sprawia, że ciecz wprowadzona w ruch, po pewnym czasie wraca do spoczynku, jeśli siła zewnętrzna przestaje działać.

RdLnmezNDeAyK

Lepkość dynamiczna

Na grafice przedstawiono dwie prostokątne płaszczyzny umieszczone jedna nad drugą w odległości zaznaczonej strzałką. Strzałkami zaznaczony jest kierunek przesunięcia górnej płaszczy w prawo. Na górnej płaszczyźnie znajdują się opisy: powierzchnia $1 {\mathrm{m}}^2$, siła tnąca i szybkość oznaczone strzałkami skierowanymi w prawo równolegle do kierunku przesunięcia górnej płaszczyzny. $F$ – siła przyłożona oznaczona jest strzałką prostopadłą do płaszczyzn skierowaną w dół.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Wyjaśnienie wzorów i pojęć

gdzie:
$F$ – siła statyczna [$\mathrm{N}$] 
$A$ – powierzchnia [${\mathrm{m}}^2$] 
$\eta$ – współczynnik lepkości dynamicznej wyrażany niuton razy sekunda przez metr do kwadratu [$\mathrm{N}·\frac{\mathrm{s}}{{\mathrm{m}}^2}$] lub paskal razy sekunda [$\mathrm{Pa}·\mathrm{s}$]
$\frac{dv}{dr}$ – gradient szybkości ścinania

Wskutek wzajemnego przenikania cząsteczek, przechodzących z jednej warstwy do drugiej, powstają siły, które działają w kierunku wyrównania różnych prędkości przepływu warstw. Wielkość tej siły wyraża równanie:

gdzie:
$\eta$ – współczynnik lepkości dynamicznej lub lepkość dynamiczna

Lepkość cieczy zależy od rodzaju i temperatury cieczy. Wraz z podwyższeniem temperatury lepkość cieczy maleje.

Stosunek siły $F$ przyłożonej do powierzchni A wywołujący przepływ laminarny cieczy, nazywany jest naprężeniem ścinającym i oznaczany jest przez $\tau$ (greckie „tau”).

$\tau$ – naprężenie ścinające [$\frac{\mathrm{N}}{{\mathrm{m}}^2}$] lub [$\mathrm{Pa}$]

Naprężenie ścinające $\tau$ sprawia, że przepływ cieczy ma specyficzny charakter. Maksimum prędkości przepływu $v_{max}$ występuje przy górnej powierzchni cieczy. Prędkość przepływu w kolejnych warstwach jest coraz mniejsza i maleje do $v_{min}=0$. Przepływ laminarny oznacza, że nieskończenie cienkie warstwy cieczy ślizgają się jedna po drugiej (rysunek poniżej). Zależność tę można ująć poniższym równaniem, w którym $D$ oznacza szybkość ścinania. Jest to stosunek szybkości przepływu cieczy $dv$ do przemieszczenia $dr$ warstw cieczy sąsiadujących ze sobą.

R1QzcWnv43VJE

Przepływ laminarny

Na grafice znajduje się wzór na szybkość ścinania $D=\frac{dv}{dr}$.

Za pomocą odcinków ułożonych jeden nad drugim przedstawiono warstwy cieczy. Górna warstwa porusza się najszybciej z prędkością $V_{\max }$, warstwy środkowe poruszają się coraz wolniej, aż do warstwy najgłębszej, poruszającej się najwolniej z prędkością $V_{\min }$. Różnica pomiędzy przemieszczeniem pierwszej i ostatniej warstwy oznaczona jest $dr$. Na grafice zaznaczono siłę statyczną $F$ równoległą do warstw i skierowaną w kierunku przemieszczania oraz powierzchnię cieczy oznaczona literą $A$.

Reasumując: współczynnik lepkości dynamicznej $h$ jest wprost proporcjonalny do naprężenia ścinającego $\tau$, a odwrotnie proporcjonalny do gradientu szybkości ścinania ($D$).

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Powiązane ćwiczenia