УЧЕБНО-ЛАБОРАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СВОЙСТВ ЖИДКОСТИ

Учебно-лабораторное устройство для изучения свойств жидкости
Предлагаемое устройство относится к учебной технике и может быть использовано для демонстрации работы жидкостных измерительных приборов и проведения учебных лабораторных работ.
Известно много устройств для изучения физических свойств жидкости.
Устройство, называемое капил.лярным вискозиметром, предназначено для измерения вязкости, содержит колено вискозиметра, представляющее собой капиллярную трубку. Определенный объем жидкости воды вливают в широкое колено вискозиметра, а затем грушей всасывают воду в другое колено так, чтобы ее уровень поднялся чуть выше первой метки , и сняв грушу, наблюдают за понижением этого уровня. Когда мениск проходит первую метку, включают секундомер, а при прохождении второй метки выключают. Так находят время TO прохождения воды между двумя метками. При ламинарном течении жидкости время прохождения этого объема через капилляр 1 будет таким же. Так же определяют время т протекания исследуемой жидкости и принимают равным объему воды. Жидкости в капил.ляре движутся под действием гидростатического давления 1, стр.99.
Другое устройство, называемое сталагмометром, предназначено для измерения поверхностного натяжения жидкостей, включающее вертикальную трубки с отверстием из которого образуется капля. Отрыв происходит по шейке капли или перетяжке.
Установка для определения поверхностного натяжения методом отрыва капель представляет собой укрепленную на вертикальном штативе капельницу или сталагмометр. Сталагмометр - это стеклянная капиллярная трубка, имеющая шарообразное уширение. На сталагмометре имеются метки А и В, ограничивающие определенный объем жидкости. Жидкость в сталагмометр засасывается резиновой грушей 1, стр. 107-108.
МПКР15В19/00
Недостатками этих устройств являются: большая продолжительность выполнения опытов, неудобство при лекционной демонстрации, требуется много операций по их запуску в действие, большое количество дополнительного оборудования (напорные сливные емкости, груши и т.д.).
Наиболее близким по технической сущности является учебно-лабораторная установка 2. Установка выполнена в виде единого герметичного корпуса, разделенная перегородкой на напорную и сливную емкости, причем воздушный и сливной каналы установлены в перегородке на разной высоте и входной конец воздушного канала сообщен со сливной емкостью.
Недостатки: область применения ограничена, не позволяет определит вязкость, не позволяет определить поверхностное натяжение жидкости.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства.
Поставленная задача рещается тем, что в известном учебно-лабораторном устройстве для изучения свойств жидкости, содержащем единый герметичный прозрачный частично заполненный жидкостью корпус, разделенный перегородкой на напорную и сливную емкости, соединенные между собой воздушным и сливным каналами, расположенными в перегородке, сливной и воздушные каналы имеют по одному расширению с капиллярными трубками выходящими в разные емкости, причем одна из них длиннее и конец ее погружен в жидкость в рабочем положении, а конец второй имеет шарообразное уширение и не касается жидкости, при этом для обозначения обьема расширений около них на каналах и капиллярных трубках выполнены риски.
Выполнение сливного и воздушного каналов с уширениями и капиллярными трубками создает возможность с помощью этого устройства измерять вязкость и поверхностное натяжение.
кроме того, устройство удобное в эксплуатации и легко трансформируется для измерения сначала одного, а потом другого параметра жидкости.
На рис. I изображен общий вид устройства для изучения свойств жидкости, на рис. 2 - общий вид устройства с дополнительными предметами для изучения свойств жидкости.
Устройство содержит единый герметичный прозрачный корпус 1, разделенный перегородкой 2 на напорную 3 и сливную 4 емкости. Емкости 3 и 4 соединены между собой каналами 5 и 6, расположенными в перегородке 2. Каналы 5 и 6 имеют расщирения 7 и 8 соответственно с капиллярными трубками 9 и 10 . Капиллярная трубка 10 длиннее капиллярной трубки 9. Корпус 1 частично заполнен исследуемой жидкостью 11 и объем ее не меньще объема одного из расщирений 7 или 8 . Для обозначения объема исследуемой жидкости на расширениях выполнены риски 12 . В корпус 1, рис.2 может быть встроен вискозиметр 13, который заполнен автономно другой жидкостью 14 и в ней помещен шарик 15. Для измерения плотности в корпусе 1, может быть встроен ареометр 16, выполненный в виде поплавка со шкалой, а для измерения температуры окружающей среды, а следовательно и температуры исследуемой жидкости в корпус 1, встроен термометр 17. Ареометр, вискозиметр Стокса, напорные сливные емкости между собой не сообщаются.
Устройство работает следующим образом. В положении, показанном на рис. 1 при заполненной жидкостью емкости 3 установка ставится на стол емкостью 4. При таком положении установки емкость 3 является напорной, емкость 4 - сливной, канал 5 с расширением 7 -опытным каналом, а канал 6 с расширением 8 - воздушным каналом.
Жидкость начинает вытекать через канал 5 по капиллярной трубке 10 из напорной емкости 3 в сливную емкость 4 к вытесняет из нее воздух через канал 6 в напорную емкость 4. В результате давление над жидкостью в емкости 4 и давление в напорной емкости 3 на уровне выхода из канала 10 уравниваются и течение происходит под действием постоянного напора Н, создаваемого весом столба жидкости между каналами и
равного расстоянию по вертикали (Н-В). Так обеспечивается установившееся (с постоянным во времени расходом) движение жидкости через канал 7.
В ходе опытов секундомером определяется время истечения t через капиллярную трубку 10 объема жидкости между рисками 12 и вычисляется значение кинематическое значение вязкости у МТ, где М - постоянная прибора.
При повороте установки на 180 в вертикальной плоскости емкость 4 становится напорной, а емкость 3 - сливной, и жидкость начинает вытекать с постоянным расходом, определяемым тем же напором Н, через канал 6, который становится опытным, а канал 7 из опытного в воздушный канал. В ходе опьпх)в подсчитывается число капель п при истечении через капиллярную трубку 9 объема жидкости между рисками 12. Находится опытное значение коэффициента поверхностного натяжения , где К - постоянная сталагмометра; р - плотность исследуемой жидкости 11.
В положении, показанном на рис.2 вискозиметр 13 работает следуюшим образом. Повернуть устройство в вертикальной плоскости на 180 и зафиксировать секундомером время прохождения шариком между двумя горизонтальными мепгками 18 на вискозиметре 13, шарик должен падать по оси емкости без соприкосновения со стенками, вычислить опытное значение кинематического коэффициента вязкости по формуле  1(рш/р)/ 81+43.21(d/D), где g - ускорение свободного падения; d, D - диаметры шарика и цилиндрической емкости; р, рш - плотности жидкости и материала шарика; 1 - длина между метками 18.
Для работы ареометра 16 требуется измерить глубину погружения ареометра в жидкость по миллиметровой шкале на нем. Вычислить плотность жидкости по формуле (яд h), где m и d - масса и диаметр ареометра.
ию1
4
Источники информации, принятые во внимание при сюставлении описания.
1.Эустанова И. А. И др. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике: Учеб. пособие для медвузов/ Под ред. А. Н. Ремизова.-М.: Высш. шк.,1987.-с.: ил.
2.Патент Ml721326 Российская Федерация. Учебно-лабораторная установка для исследования установившегося напорного течения жидкости/ Слабожанин Г.Д., Слабожанин В. Д-Опубл. 26.05.93.