Versuch
Info
In ein Doppel-Standgefäß von 1 m Höhe werden auf der einen Seite Glyzerin und auf der anderen Seite Wasser eingefüllt. Man beobachtet die stationäre Sinkgeschwindigkeit von Kunststoff-/Stahlkugeln in den beiden Medien.
Es stehen noch zwei weitere Viskositäts-Fallröhren zur Verfügung, in denen verschieden schwere Kugel fallen gelassen werden können. In einer Fallröhre befindet sich Vaselineöl, in der anderen Wasser. Siehe M.C.11.6
Beschreibung
Hinweis zur Durchführung:
Soll die Zeitdauer, die eine Kugel zum Passieren einer bestimmten Fallhöhe benötigt, gemessen werden, lässt sich dies mit einem Metronom (auf 120 pro min) gut bewerkstelligen. Beim Passieren der Startlinie beginnt man mit Null zu zählen.
Hinweise zum Aufbau und Abbau:
Jede Seite des Kugelfall-Viskosimeters wird mit 6 Liter Flüssigkeit gefüllt.
Die Kugeln werden mit einem langen Löffel (Standort NZB) wieder herausgefischt.
Die Kunststoffkugeln wiegen im Durchschnitt 5,0 g und haben einen Durchmesser zwischen 19,2 mm und 19,4 mm. Die Stahlkugeln wiegen 33,0 g und haben einen Durchmesser von 20 mm.
Nach dem Stokes’schen Gesetz gilt für die Reibungskraft \(\vec{F_{R}}=6\pi \eta R_{K}\vec{v_{0}}\)
mit der Viskosität \(\eta\), dem Rugelradius \(R_{K}\) und der stationären Sinkgeschwindigkeit \(\vec{v_{0}}\).
Aus \(\vec{F_{g}}+\vec{F_{R}}=0\) ergibt sich für die stationäre Sinkgeschwindigkeit
\(\vec{v_{0}}=\frac{2}{9}\cdot g\cdot \frac{{R_{K}}^{2}}{\eta }\cdot (\varrho _{K} -\varrho _{Fl})\)
mit der Kugeldichte \(\varrho _{K}\) und der Flüssigkeitsdichte \(\varrho _{Fl}\).
Mit einem Viskosimeter lässt sich aus der Messung von \(\vec{v_{0}}\) und gemessenem Kugelradius \(R_{K}\) bei bekannten Dichten von Kugel und Flüssigkeit die Zähigkeit η der Flüssigkeit bestimmen.
\(\varrho_{\text{Wasser}}=0,988\cdot10^{3}\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}\)
\(\varrho_{\text{Glycerin}}=1,261\cdot10^{3}\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}\)
\(\eta_{\text{Wasser}}=0,100\frac{\text{kg}}{\text{m}\cdot\text{s}}\)
\(\eta_{\text{Glycerin}}=148,0\frac{\text{kg}}{\text{m}\cdot\text{s}}\)