Объясните условия течения жидкости в трубе, при которых расчеты Пуазейля справедливы.

Формула Пуазейля справедлива только для ламинарных течений жидкости. Ламинарным называется такое течение, когда частицы жидкости движутся вдоль прямолинейных траекторий, параллельных оси труб. При больших скоростях ламинарное течение становится неустойчивым и переходит в турбулентное течение. К турбулентным течениям формула Пуазейля не применима.

42. Объясните принцип действия лабораторной установки в Лабораторной работе № 7 «Определение вязкости воздуха» и принцип работы микроманометра.

1. Принадлежности: капилляр (цилиндрическая труба), укрепленная на вертикальной стойке, микроманометр типа ММН, газометр, секундомер, мерная колба.

2. Поток воздуха через капилляр создается за счет перепада давления на его концах. Нижний конец капилляра через тройник соединяется с газометром,

заполненным водой. При истечении воды из газометра через кран над поверхностью создается разрежение. Следовательно, давление на нижнем конце капилляра меньше атмосферного. Перепад давления на концах капилляра измеряется микроманометром, соединенным с газометром и нижним концом капилляра через тройник. Шкала микроманометра, проградуированная в мм водяного столба, позволяет измерять разность давлений до 250 мм О (рабочей жидкостью является этиловый спирт). Для увеличения чувствительности микроманометра измерительной трубке придается наклонное положение.

Разность между атмосферными давлением и давлением на нижнем конце капилляра в Па определяется длиной n столба спирта в делениях, отсчитанной по шкале микроманометра, умноженной на коэффициент k (0.2; 0.4; 0.6; 0.8;), соответствующий наклону измерительной трубки, и на ускорение свободного падения g.

Установки мениска спирта в измерительной трубке манометра на ноль шкалы производится с помощью цилиндра, глубина погружения которого в спирт регулируется винтом. Микроманометр снабжен 2-мя уровнями, расположенными взаимно перпендикулярно на плите. Установка прибора по уровням производится двумя регулировочными ножками. На крышке микроманометра имеется 3-х ходовой кран, имеющий 2 рабочих положения. В первом рабочем положении измеряется разность атмосферного давления и давления в системе: через штуцер (+) - если в системе давление выше атмосферного, через штуцер (-) - если давление в системе ниже атмосферного. Во втором положении к резервуару микроманометра и к верхнему концу измерительной трубки подводится атмосферное давление, в этом положении производится установка прибора на нуль шкалы.

Мерная колба предназначается для определения объема жидкости, вытекающей из газометра за время ,определяемое секундомером.

43. При каком движении слоев жидкости справедлива формула Пуазейля?

Формула Пуазейля справедлива для таких случаев, когда движение жидкости в трубе происходит концентрическими слоями, без вихрей, при постоянстве скоростей. Это движение называется ламинарным. Ламинарным называется такое течение, когда жидкие частицы движутся вдоль устойчивых траекторий. При достаточно больших скоростях ламинарное течение становится неустойчивым, хаотичным и переходит в так называемое турбулентное течение. При этом основные уравнения гидродинамики остаются в силе, но большинство результатов настоящей главы должно быть подвергнуто ревизии.

44. Что называется вязкостью, и какова ее размерность?

Коэффициент пропорциональности называется вязкостью жидкости (или газа) и зависит только от свойств жидкости (газа), заполняющей пространство между поверхностями (при данной температуре).

Вя́зкость (вну́треннее тре́ние) — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В результате происходит рассеяние в виде тепла работы, затрачиваемой на это перемещение. Различают динамическую вязкость (единицы измерения: пуаз, 0,1Па•с) и кинематическую вязкость (единицы измерения: стокс, м²/с, внесистемная единица — градус Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объёма через калиброванное отверстие под действием силы тяжести. В отличие от жидкостей, вязкость газов увеличивается с увеличением температуры (у жидкостей она уменьшается при увеличении температуры). С ростом температуры вязкость жидкости быстро уменьшается (по экспоненте).