Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
где T]0 — принятое значение коэффициента вязкости воды;
(Дрт)0 — произведение разности давлений на продолжительность перетекания при калибровочных экспериментах для воды.
174
Результаты экспериментов представлены [157, 158] в таблицах и на графиках; для азота приведено семь опытных точек в интервале температур 66,2—77,3° К, для кислорода — шесть при 64,4—90,1° К. В работе [158] получены также три значения вязкости для смеси 80,4% N2 — 19,6% O2 в интервале температур 68,1—77,7° К и четыре значения для смеси 40% N2-60% O2 в интервале 68,4—76,8° К. С. Ф. Герф и Г. И. Гал-ков сопоставили полученные значения вязкости азота с результатами Н. С. Руденко и Л. В. Шубникова. Из приведенного в работе [157] графика видно, что при температуре 77° К обе группы данных согласуются вполне удовлетворительно, однако при T ^ 66° К расхождение достигает примерно 8%, причем результаты [154] завышены. Погрешность своих опытных данных авторы [157] оценили равной 1%, но действительная погрешность, по-видимому, выше, так как использованные в работах [157, 158] при калибровке вискозиметра значения коэффициента вязкости воды ниже новых справочных данных [122] на 2,5%.
Одновременно с авторами рассмотренной работы [158] Ван Иттер-бик и Ван Пэмел [159] также измерили вязкость жидкого кислорода в состоянии насыщения в интервале температур 69—90° К. Был использован метод колеблющегося диска (относительный вариант); вискозиметр калибровали с помощью кислорода при нормальной температуре кипения на основании опытных данных Н. С. Руденко и Л. В. Шубникова [154]. Позднее Ван Иттербик, Цинк и Ван Пэмел [160] определили вязкость жидких азота, кислорода, аргона и водорода методом колеблющегося диска, использовав метод как абсолютный. Диск диаметром 17,5 мм и толщиной 1,94 мм был подвешен на платиновой проволоке диаметром 0,12 мм\ колебания системы наблюдались при помощи зеркала и шкалы. Данные об азоте и аргоне получены в интервале температур от тройной точки до нормальной точки кипения и о кислороде — при 70—90° К; к сожалению, они представлены только в виде графиков. Оценка точности опытных данных в работе [160] отсутствует, однако Ван Иттербик и соавторы сопоставили их с ранее полученными данными [154, 159] и отмечают, что для кислорода и азота большинство опытных значений согласуется в пределах 1%, а для аргона новые данные выше результатов Н. С. Руденко и Л. В. Шубникова на 1,5—3,5%.
Метод колеблющегося диска был использован также Форстером [161, 162], измерившим вязкость жидких неона, аргона и азота в состоянии насыщения. Автор указывает [161, 162], что эксперименты для азота проведены в интервале температур от тройной точки до критической, а для аргона — от тройной точки до 116° К; чистота этих веществ составляла 99,8%. Основной целью работы являлось, по-видимому, исследование вязкости неона, поэтому Форстер привел в таблице лишь часть опытных данных о двух других веществах (10 точек для азота в интервале температур 66,55—121,1° К и 8 — для аргона при 85,38—113,8° К). Погрешность опытных данных оценена равной ±2%. Форстер отмечает, что полученные им значения вязкости азота при температурах выше 95° К отличаются от данных Н. С. Руденко [155], которые существенно завышены (до 18%). Выполненное нами (см. VI.2) сопоставление подтверждает это и в то же время дополнительно показывает, что мнение автора об удовлетворительном согласовании полученных им данных об аргоне с результатами [154, 160] не вполне обоснованно, так как расхождения достигают 8%.
Одновременно с работами Форстера опубликована статья Буна и Томаса [163], посвященная исследованию вязкости жидких кислорода, аргона, криптона и метана. Вязкость определялась методом Пуазейля; диаметр капилляра 0,3 мм, длина 150 мм. Вискозиметр был помещен в криостат, в котором поддерживалась постоянная температура с погрешностью 0,01 град. Жидкость в вискозиметре находилась при давлении насыщения. Чистота исследованных веществ составляла 99,98%;
175
она определена с помощью масс-спектрометра, а также измерением давления паров в тройной точке.
При экспериментах измерялось время протекания определенного объема жидкости и определялась относительная величина кинематической вязкости, причем в качестве единицы измерения принята вязкость аргона при температуре 88,98° К. К сожалению, абсолютное значение вязкости аргона в работе [163] не указано, что несколько затрудняет использование полученных данных. Значения вязкости кислорода получены в интервале температур 75,35—91,57° К (8 точек), аргона — 83,94—88,98° К (6 точек); погрешность опытных данных Бун и Томас оценили равной 1%.
Несколько позднее Сайи и Кобаяши [164] разработали оригинальную методику одновременного измерения вязкости, плотности и поверхностного натяжения жидкости и применили ее для исследования свойств аргона и кислорода. Принципиальная особенность сконструированной ими установки заключается в использовании чувствительной электрической схемы с индуктивным датчиком. С помощью этой схемы при измерении плотности методом гидростатического взвешивания определялась выталкивающая сила, а при измерении поверхностного натяжения — сила взаимодействия жидкости с платиновым кольцом. Вязкость в установке измерялась методом капилляра, при этом жидкость вытекала из измерительной камеры под действием собственного веса через капилляр диаметром 0,1 мм и длиной 40 мм. Уровень жидкости последовательно проходил через два узла, находящиеся на расстоянии 3 мм друг от друга на медной проволоке диаметром 0,08 мм, которая соединяет индуктивный датчик с кварцевым поплавком (используемым для определения плотности). Благодаря поверхностному натяжению жидкости в момент прохождения узлов изменялась сила, действующая на проволоку, что регистрировалось датчиком; таким образом измерялось время истечения определенного объема жидкости.
