Laboratoriya ishi

Laboratoriya işi:№5 Mayelərin özlülük əmsalının təyini.

İşin nəzəri hissəsi.

Boruda axan mayenin müxtəlif molekulyar təbəqələrinin sürəti müxtəlif olur.Mərkəzi təbəqənin sürəti ən böyük, boru divarlarına yaxınlaşdıqca təbəqələrin sürəti kiçilir.Mayenin böyük sürətlə hərəkət edən edən təbəqələri qonşu kiçik sürətlə hərəkət edən təbəqələrə təsir edərək onların sürətini artırmağa,əksinə kiçiksürətlə hərəkət edən təbəqələr isə qonşu böyük sürətli təbəqələrə təsiredərək onların sürətini azaltmağa çalışır.Beləliklə,mayenin müxtəlif sürətlə hərəkət edən təbəqələri bir-birinə müəyyən qüvələrlə təsir edirlər.Bu qüvvələr daxili sürtünmə qüvvələri adlanır.Daxili sürtünmə qüvvəsi mayenin iki qonşu təbəqəsindəki molekulların qarşılıqlı cazibəsi nəticəsində yaranır.Təcrübələr nəticəsində müəyyən etmişlər ki,mayenin bir-birinə toxunan iki molekulyar təbəqələri arasında yaranan daxili sürtünmə qüvvəsi (onu f ilə göstərək) , təbəqələrin səthinin sahəsi ilə və sürət qradiyenti ilə (uyğun olaraq ΔS və _ kimi işarə edilir) düz mütənasibdir:

f=ή ∙_∙ΔS (1)

Bu tənlik daxili sürtünmə üçün Nyuton tənliyi adlanır.Burada ή-mütənasiblik əmsalı olub , mayenin daxili sürtünmə , və ya özlülük əmsalı adlanır.Δv=v₂-v₁ ifadəsi isə bir-birindən Δx məsafədə yerləşən iki maye təbəqəsinin sürətləri fərqini göstərir.Onda _ kəmiyyəti sürət vektoruna perpendikulyar istiqamətdə sürətin vahid uzunluğda dəyişməsi olub . sürət qradiyenti adlanır.

Qeyd edək ki, f qüvvəsi isə mayenin qonşu təbəqələrinin sürtünən səthlərinə toxunan istiqamətdə yönəlir. (1)tənliyindən aşağıdakı tənliyi ala bilərik :

ή_ (2)

(2) düsturuna əsasən mayenin daxili sürtünmə əmsalının fiziki mahiyyətini müəyyən edə bilərik. Doğurdan da Δv/Δx =1 və ΔS=1 olarsa, onda ή=f alırıq.Deməli,mayenin daxili sürtünməəmsalı (yaxud özlülük əmsalı) ədə

di qiymətcə sürət qradiyenti və səthlərinin sahəsi vahid olan mayenin iki qonşu molekulyar təbəqəsi arasında yaranan daxili sürtünmə qüvvəsinə bərabərdir.Biz (2) düsturundan özlülükəmsalının vahidini görə bilərik.Yəni,

_=Pa∙san

İndi də mayelərin özlülüyünün təyin edilməsi üçün mövcud olan üsullardan biri ilə -Stoks üsulu ilə tanış olaq.

Görkəmli alim, böyük fizik olan Stoks göstərmişdir ki, mayedə düşən bərk cismin kiçik sürətlərində meydana çıxan müqavimət qüvvəsi , onun sürəti,cismin xarakterik xətti ölçüsü l vəmayenin özlülük əmsalı ilə düz mütənasib olur: f_s~ήlv (3)

Konkret olaraq əgər mayedə düşən cisim r radiuslu kürə olarsa, onda l=r olduğundan mütənasiblik əmsalı 6π-yə bərabər olar və bu zaman (3)ifadəsi aşağıdakı kimi olar:

f_s=6πήrv (4)

(4)düsturu ilə təyin olunan qüvvəyə Stoks qüvvəsi deyilir.

Mayelərin özlülük əmsalını təyin etmək üçün istifadə olunan Stoks üsulu maye daxilində yavaş hərəkət edən sferik formalı kiçik cisimlərin düşmə sürətinin ölçülməsinə əsaslanır.Sükunətdə olan özlü mayedə konkret olaraq qurğuşun kürənin sərbəst düşməsinə baxaq.Özlü mayedə sərbəst düşən kürəyə üç qüvvə-şaquli aşağı yönələn P ağırlıq qüvvəsi, onun əksinə yönələn f_A-arximed qüvvəsi və hərəkətin müqavimət f_s –Stoks qüvvəsi təsir edir.(şəkil:1)Həmin qüvvələr uyğun olaraq aşağıdakı kimidir:



P=mg=_πr³ρ₁g (5)



P=ρ₂ vg =_ πr³ρ₂g (6)

Burada r-kürənin radiusu ,ρ₁-kürənin sıxlığı, ρ₂-mayenin sıxlığı, f_A

v-maye təbəqəsinin hərəkət sürətidir.Qeyd edək ki, burada əsas f_S

rol oynayan kürə ilə maye arasındakı sürtünmə qüvvəsi deyil, •



maye təbəqələri arasında təsir göstərən daxili sürtünmə qüv-

vəsidir.Bərk cisim mayeyə salınarkən ,bərk cisim vəmaye mole- P

kullarıarasındakı qarşılıqlı cazibə qüvvəsi nəticəsində maye mo-

lekulları bərk cismə yapışır.Bununla da bərk cisim ona yapışan

maye molekullarının yaratdığı maye təbəqəsi ilə örtülür.Bərk şəkil: 1

cismə yapışan maye təbəqəsi bərk cismin sürətinə bərabər sürətlə, onunla birlikdə hərəkət edir.Bu maye təbəqəsi, təbəqələr arasında təsir edən molekulyar cazibə qüvvəsi hesabına yaxın qonşu maye təbəqəsini özü ilə hərəkət etməyə məcbur edir və.s.

Mayedə düşən kürənin diametri və hərəkət sürəti kiçik olarsa, onda onun mayedə hərəkəti burulğan yaratmır.Buzaman k ürəyə təsir edən qüvvələrin əvəzləyicisi R=P-(f_A_+f_S_)_(7)'>R=P-(f_A+f_S) (7)

ifadəsi ilə hesablanır.Düsturdan görünür ki, kürə əvvəlcə təcillə hərəkət edir, sürəti artır.Kürənin sürəti artdıqca müqavimət qüvvəsi dəartır və elə bir an gəlir ki, P ağırlıq qüvvəsi Arximed və Stoks qüvvələrinin cəmi ilə tarazlaşır, əvəzləyici qüvvə isə sıfır olur.Yəni,

R=P-(f_A+f_S)=0 (8) olur.

Bu andan başlayaraq Nyutonun I qanununa əsasən kürə mayedə müəyyən sabit sürətlə hərəkət edir.(4),(5) və (6) ifadələrini P,f_A və f_S qüvvələrinin qiymətlərini (8)-də yerinə yazıb, alınan tənliyi η-ya görə həll etsək, mayenin özlülük əmsalı üçün aşağıdakı düsturu alarıq:

η=_ (ρ₁-ρ₂)_ (9) .

Təcrübə qurğusu iərisində tədqiq olunan maye doldurulmuş şüşədən hazırlanmış silindrik qabdan ibarətdir.Silindir üzərinə bir-birindən l məsafəsində yerləşən iki həlqə qoyulur.Yuxarı həlqənin vəziyyəti dəyişdirilə biləndir və o, maye səviyyəsindən 6 ÷ 8 sm (ən azı) aşağıda yerləşdirilmişdir.Qurğuşun kürə yuxarı həlqəyə çatanda müəyyən sabit v₀ sürətinə malik olur.Silindrə santimetrlik şkalalı xətkeş bərkidilir.

İşə aid olan ləvazimatlar:

Tədqiq olunan maye ilə doldurulmuş silindrik şüşə qab, termostat, termometr, Vestfal tərəzisi, saniyəölçən ,Mir-1 mikroskop, xətkeş, müxtəlif diametrli (1-2 mm) müxtəlif cinsli kürələr.

İşin ardıcıllığı:

1)Kürənin diametrini mikrometr vasitəsilə ölçməli.

2)Silindir üzərindəki yuxarı və aşağı həlqələr arasındakı l məsafəsini ölçməli.

3)Pintset vasitəsilə qurğrşun kürə mayeyə buraxılır.Kürə yuxarı mühərrik həlqəyə çatanda saniyəölçən işə salınır və aşağı həlqəyə çatanda saniyəölçən dayandırılır.Saniyəölçənin göstərişilə kürənin l məsafəsini getməsinə sərf olunan zaman (t) təyin olunur.

4)Təcrübəni yuxarı həlqənin müxtəlif vəziyyətlərində müxtəlif diametrli kürələr üçün beş dəfə təkrar etməli.

5)Polad kürənin mayedəki sabit sürətini v₀=l/t düsturu ilə tapmalı.

6)Hər bir təcrübə üçün özlülük əmsalının qiymətini (9) vasitəsilə hesablamalı və onun orta qiymətini təyin etməli.

7)Daxili sürtünmə əmsalı temperaturdan kəskin asılı olduğu üçün təcrübə aparılanda mayenin temperaturunu tapmalı.

8)Təcrübənin mütləq və nisbi xətalarını hesablamalı.