Mijloace pentru măsurare a vâscozității

Prin vâscozitate (sau frecare internă) se înţelege propietatea fluidelor

(lichidelor şi a gazelor) de a opune rezistenţă deplasării (alunecării) unui strat de fluid faţă de alt strat. Forţele de frecare internă, care apar între straturile unui fluid ce se mişcă cu viteze diferite, sunt tangente la straturile de fluid şi acţionează astfel încât tind să egaleze vitezele tuturor straturilor de fluid. Forţele de frecare internă se datoresc schimbului de molecule dintre straturile de fluid ce se mişcă cu viteze diferite. Moleculele din stratul cu viteză mai mare care pătrund în stratul cu viteză mai mică (datorită mişcării lor dezordonate) transmit acestuia un impuls anumit şi prin acesta accelerează stratul cu viteză mai mică. Invers, moleculele care ajung de

la stratul cu o viteză mai mică la un strat cu viteză mai mare primesc în acest strat un anumit impuls. Acesta duce la frânarea stratului cu viteză mai mare.

În present există mai multe metode de determinare a coeficientului de vâscozitate la lichide.

Amintim câteva dintre cele mai răspândite:

– scurgerea fluidului printr-un tub capilar;

– căderea unei bile în lichidul de studiat;

– amortizarea oscilaţiilor unui pendul de torsiune în fluidul respectiv.

Vom prezenta patru vâscozimetre pentru măsurarea lichidelor newtoniene

Höppler (bilă căzătoare), Ubbelhöde şi Ostwald (extrudere calilară), Engler (tub calibrat), Rheotest (rotaţional), cu specificarea că ultimul poate fi folosit şi în caz nenewtonian.

Vâscozimetrul Höppler.

Studiul variaţiei vâscozităţii cu temperatura

Consideraţii teoretice:

Atunci când un corp solid sferic se deplasează printr-un fluid, stratul de fluid care este în contact cu acesta are o viteză relativă nulă faţa de corp. Vitezele straturilor următoare sunt nenule.

În acest caz, pentru o viteză constantă de deplasare a corpului, putem să facem următoarele presupuneri simplificatoare, care să ne permită calcularea forţei de vâscozitate: gradientul vitezei Gv la suprafaţa corpului este proporţional cu viteza v a corpului în punctul respectiv, împărţită la o dimensiune caracteristica corpului (raza acestuia, r). Forţa de vâscozitate, este proporţională cu suprafaţa corpului, S, adică cu pătratul lungimii caracteristice: S ~ r2. De aceea, putem scrie:

În cazul sferic considerat, pentru o cădere verticală, constanta este egală cu 6 , obţinându-se astfel legea lui Stokes :

Să considerăm căderea bilei într-un tub înclinat, situaţie descrisă în figura 2.În condiţii de staţionaritate (bila are viteză constantă), asupra ei acţionează patru forţe: greutatea, forţa arhimedică, normala şi forţa de rezistenţă.