Потенційний вплив неізотермічності та градієнту концентрації на стоксівскький рух кульки в водно-гліцериннових розчинах

Анотація

Проводиться аналіз руху сталевої кульки діаметром 4.37 мм в водно-гліцеринових розчинах кімнатної температури. Показано, що незначна відмінність початкової температури кульки від температури розчину, суттєво впливає на зміну швидкості руху кульки. Це пов’язано з сильною залежністю динамічної в’язкості рідини від температури та концентрації води. Дослідження характеру руху кульки в водно-гліцериновому розчині показало, що попередньо перед проведенням дослідження необхідно перемішати його. При тривалому стаціонарному зберіганні відбувається гравітаційне розшарування.

Для гліцерину, що знаходиться доволі багато часу відкритим в приміщенні, відмічене суттєве розшарування. Так гігроскопічність гліцерину приводить до накопичення в нижній частині вертикальної кювети близько 7.4 об. % води. Це призводить до зменшення в’язкості рідини приблизно в 3 рази по відношенню до в’язкості гліцерину при тій же температурі, що впливає на значну зміну швидкості.

Експериментальне дослідження зміни швидкості руху кульки проводилося методом цифрової обробки відеоданих. Процес падіння кульки в рідині знімався за допомогою відеокамери з частотою 30 кадрів в секунду.

Результати експериментальних значень в’язкості водно-гліцеринових розчинів порівнювалися із розрахунковими значеннями по апроксимуючій формулі.