Comment mesurer la viscosité

La viscosité peut être définie comme la mesure de la résistance d'un liquide à l'écoulement, également appelée frottement interne d'un liquide. Considérez l'eau et la mélasse. L'eau circule relativement librement, tandis que la mélasse est moins fluide. Comme la mélasse résiste mieux à l'écoulement, sa viscosité est supérieure à celle de l'eau. Bien qu'il existe un certain nombre de méthodes parmi lesquelles choisir pour déterminer la mesure de la viscosité, la moins compliquée consiste peut-être à déposer une balle dans un récipient transparent du liquide pour lequel vous essayez de déterminer la viscosité.

Première partie de deux:
Comprendre la viscosité

1. 1 Définir la viscosité. La viscosité mesure la résistance à l'écoulement d'un liquide.^[1] Un fluide à haute viscosité coule très lentement, comme le miel. Un fluide à faible viscosité coule rapidement, comme l'eau. L'unité de viscosité est une pascal seconde (Pa s).^[2]
2. 2 Définissez l'équation de la viscosité. Cette expérience prendra des mesures d'une sphère et de son passage à travers un liquide pour calculer la viscosité. L'équation pour la viscosité est [2 (p_s-p_l)Géorgie²] / 9v où p_s est la densité de la sphère, p_l est la densité du liquide, g est l'accélération due à la gravité, une est le rayon de la sphère, et v est la vitesse de la sphère.^[3]
3. 3 Comprendre les variables de l'équation de viscosité. La densité est la masse par unité de volume d'un objet et est désignée par un p. Dans cette équation, vous devez mesurer la densité de la sphère, p_set le liquide, p_l, il passe à travers. Le rayon de la sphère, une, peut être trouvé en mesurant la circonférence de la sphère et en la divisant par 2π. L'accélération due à la gravité, g, est une constante dépendante de l'atmosphère de la planète sur laquelle vous vous trouvez. Dans ce cas, vous êtes sur terre alors g est 9.8m / s².^[4] La vitesse de la sphère, v, est calculé pendant l'expérience et correspond au temps nécessaire à un objet pour parcourir une distance spécifique en mètres par seconde (m / s).

Deuxième partie de deux:
Mesure de la viscosité

1. 1 Rassemblez les matériaux nécessaires à l'expérience. Pour calculer la viscosité d'un liquide, vous aurez besoin d'une sphère, d'un cylindre gradué, d'une règle, d'un chronomètre, du liquide en question, d'une balance et d'une calculatrice.^[5] Cette expérience comporte de nombreuses étapes, mais lorsqu'elles sont suivies correctement, elles vous permettront de calculer la viscosité de tout liquide.
   • La sphère peut être une petite bille de marbre ou d'acier. Assurez-vous que son diamètre ne dépasse pas la moitié du diamètre du cylindre gradué afin qu’il puisse facilement tomber dans le cylindre.
   • Un cylindre gradué est un récipient en plastique avec des marques graduées sur le côté qui permettent de mesurer le volume.
   • Vous pouvez utiliser une montre au lieu d'un chronomètre, mais vos mesures seront plus précises avec un chronomètre.
   • Le liquide doit être suffisamment clair pour voir la bille au moment où elle tombe dans le liquide. Essayez de tester de nombreux liquides avec des débits différents pour voir en quoi leurs viscosités diffèrent. Certains liquides courants que vous pourriez essayer incluent l'eau, le miel, le sirop de maïs, l'huile de cuisson et le lait.
2. 2 Calculez la densité de votre sphère choisie. La densité de la sphère et du liquide est nécessaire pour effectuer le calcul de la viscosité. La formule pour la densité est $\ displaystyle d = m / v$, où ré est la densité, m est la masse de l'objet, et v est le volume de l'objet.
   • Mesurer la masse en plaçant la sphère sur une balance. Notez la masse en grammes (g).
   • Déterminer le volume d'une sphère en utilisant la formule V = (4/3) x π x r³, où V est le volume, π est la constante 3.14 et r est le rayon de la sphère. Vous pouvez trouver le rayon en mesurant autour du centre de la sphère pour obtenir sa circonférence, puis en divisant la circonférence par 2π.
   • Vous pouvez également trouver du volume en mesurant le déplacement de l'eau dans un cylindre gradué. Enregistrez le niveau d'eau initial, placez la sphère dans l'eau et notez le nouveau niveau d'eau. Soustraire l'initiale du nouveau niveau d'eau. Ce nombre est égal au volume de votre sphère en millilitres (mL).
   • Calculer la densité avec la formule $\ displaystyle d = M / V$. L'unité de densité est g / ml.
3. 3 Déterminez la densité du liquide que vous mesurez. En utilisant la même formule de densité ci-dessus, vous calculerez ensuite la densité du liquide en question.
   • Mesurer la masse du liquide en pesant d'abord le cylindre gradué vide. Versez votre liquide dans le cylindre gradué et pesez-le à nouveau. Soustraire la masse du cylindre vide de celle du cylindre avec le liquide contenu dans le cylindre pour obtenir la masse du liquide en grammes (g).
   • Pour trouver le volume du liquide, déterminez simplement la quantité de liquide que vous avez versé dans le cylindre gradué en utilisant les marques graduées sur le côté du cylindre. Notez le volume en millilitres (mL).
   • Utiliser la formule $\ displaystyle d = m / v$ et vos mesures pour calculer la densité du liquide en g / ml.
4. 4 Remplissez et marquez le cylindre gradué. Tout d'abord, remplissez votre cylindre gradué avec le liquide à mesurer. Ensuite, marquez les positions en haut et en bas du cylindre. Versez lentement votre liquide expérimental dans le cylindre gradué, en remplissant le cylindre à mi-chemin des trois quarts du chemin vers le haut.
   • Tracez une marque au sommet du cylindre d'environ 2,5 centimètres (1 pouce) (1 pouce) du haut du liquide.
   • Tracez une seconde marque d'environ 2,5 cm (1 po) (1 po) à partir du bas de l'éprouvette graduée.
   • Mesurez la distance entre les marques du haut et du bas. Placez le bas de la règle à la marque inférieure et notez la distance à la marque supérieure.
5. 5 Notez le temps qu'il faut pour que la balle tombe entre les marques. Déposez la balle dans le liquide et démarrez le chronomètre lorsque le bas de la balle atteint la marque en haut du cylindre. Lorsque la balle atteint la marque que vous avez faite au bas du cylindre, arrêtez le chronomètre.
   • Les liquides à faible viscosité seront plus difficiles à mesurer avec cette méthode car il sera plus difficile de démarrer et d'arrêter le chronomètre avec précision.
   • Répétez cette étape au moins trois fois (plus vous répétez, plus votre mesure sera précise) et faites la moyenne des trois fois. Pour trouver la moyenne, additionnez les heures pour chaque essai et divisez par le nombre d'essais que vous avez effectués.
   • Cela fonctionne mieux si la balle est suffisamment petite pour que le flux autour de la balle soit vraiment visqueux et loin d'être turbulent. La balle doit également être beaucoup plus petite que le conteneur, de sorte que la balle puisse être lâchée sur au moins 10 rayons des parois latérales.
6. 6 Calculez la vitesse de la sphère. La vitesse est une mesure de la distance parcourue sur le temps écoulé pour parcourir cette distance. La formule pour la vitesse est $\ displaystyle v = d / t$ où v est la vitesse, ré est la distance parcourue et t est le temps.
   • En utilisant vos mesures, branchez-les dans l'équation $\ displaystyle v = d / t$ trouver la vitesse de la sphère.
7. 7 Calculez la viscosité du liquide. Branchez les informations que vous avez obtenues dans la formule de viscosité: viscosité = [2 (p_s-p_l)Géorgie²] / 9v où p_s est la densité de la sphère, p_l est la densité du liquide, g est l'accélération due à la gravité (une valeur fixe de 9,8 m / s²), une est le rayon de la sphère, et v est la vitesse de la sphère.^[6]
   • Par exemple, disons que la densité de votre liquide est de 1,4 g / ml, la densité de votre sphère est de 5 g / ml, le rayon de la sphère est de 0,002 m et la vitesse de la sphère est de 0,05 m / s.
   • Brancher sur l'équation: viscosité = [2 (5 - 1,4) (9,8) (0,002) ^ 2] / (9 x 0,05) = 0,00062784 Pa s