Курсова робота
Методи, прибори й засоби для вимірювання в’язкості
Зміст
Вступ
Метрологія. Історичні аспекти метрології
1. Основні поняття й категорії метрології
2. Виміри механічних величин
2.1 Лінійні виміри
3. Вимір в'язкості
3.1 Віскозиметри
3.2 Реометри
3.3 Шпинделі різної геометрії
3.4 Контроль температури
3.5 Вимір в'язкості зразків малого об'єму
3.6 Вимір низької в'язкості
3.7 Вимір в'язкості при високій температурі
3.8 Визначення швидкості зрушення
3.9 Вимір з високою швидкістю зрушення
3.10 Визначення напруги зрушення
3.11 Нетекучі матеріали
3.12 Спеціальні аксесуари
3.13 Вимір в'язкості в небезпечних умовах
4. Таблиці конверсії різних величин виміру в'язкості
Висновок
Умови виміру
Список використовуваної літератури
Вступ
Метрологія. Історичні аспекти метрології
Як тільки людина стала обмінювати або продавати результати своєї праці, виникло запитання – наскільки великий еквівалент цієї праці і наскільки велика кількість продукту, представлений на обмін або продаж. Для характеристики цих величин використовувалися різні властивості продукту - розміри,- як лінійні, так і об'ємні,- маса або вага, пізніше колір, смак, склад і т.д. і т.п. Природно, що за давніх часів ще не існувало розвиненого математичного апарата, не було чітко сформульованих фізичних законів, що дозволяють охарактеризувати якість і вартість товару. Проте проблема справедливої збалансованої торгівлі була актуальна завжди. Від цього залежав добробут суспільства, від цього ж виникали війни.
Першими засобами забезпечення єдності вимірів були об'єкти, які є в розпорядженні людини завжди. Так з'явилися перші міри довжини, що опираються на розміри рук і ніг людини. На Русі використовувалися лікоть, п'ядь, сажень, косий сажень. На Заході - дюйм, фут, що зберегли свою назву дотепер. Оскільки розміри рук і ніг у різних людей були різними, те належна єдність вимірів не завжди вдавалося забезпечити. Наступним кроком були законодавчі акти різних правителів, що пропонують, наприклад, за одиницю довжини вважати середню довжину стопи декількох людей. Іноді правителі просто робили два карби на стіні ринкової площі, пропонуючи всім торговцям робити копії таких «еталонних мір». У цей час таку міру можна бачити на Вандомської площі в Парижу в тім місці, де колись розташовувався головний ринок Європи.
У міру розвитку людства й науки, особливо фізики й математики, проблему забезпечення єдності вимірів стали вирішувати більш широко. З'явилися державні служби й сховища мер, з якими торговцям у законодавчому порядку пропонувалося порівнювати свої міри. Для визначення розмірів одиниць вибиралися розміри об'єктів, що не змінюються згодом. Наприклад, для визначення розміру одиниці довжини вимірявся меридіан Землі, для визначення одиниці маси вимірялася маса літра води. Одиниці часу з давніх часів до справжнього моменту зв'язують із обертанням Землі навколо Сонця й навколо власної осі.
Подальший прогрес у забезпеченні єдності вимірів складався вже в довільному виборі одиниць, не пов'язаних з речовинами або об'єктами. Це пов'язане з тим фактом, що виготовити копію міри (передати розмір одиниці якої-небудь величини) можна з набагато більше високою точністю, чим повторно незалежно відтворити цю міру. Справді, точність визначення довжини меридіана й ділення його на 40 мільйонів частин виявляється дуже невисокою. Докладно до цього ми повернемося при визначенні основних понять і категорій метрології. Тут у короткому історичному екскурсі цікаво згадати, що програма виміру довжини паризького меридіана виявилася більше корисної в складанні докладних карт перед наполеонівськими війнами, чим у точному визначенні одиниці довжини.
Гігантський стрибок у точності вимірів механічних величин був зроблений при впровадженні лазерів у вимірювальну техніку. Образно говорячи, точність засобів виміри стала визначатися параметрами окремого атома. Якщо вибрати певний тип атома, певний ізотоп елемента, помістити атоми в резонатор лазера й використовувати всі переваги, властивому лазерному випромінюванню, то реально досяжна погрішність відтворення одиниці довжини може позначатися в тринадцятому-чотирнадцятому знаках.
Історія розвитку науки про забезпечення єдності вимірів може бути простежена не тільки на вдосконалюванні точності й однаковості визначення якоїсь однієї одиниці. Важливим моментом є кількість одиниць фізичних величин, їхнє віднесення до основного або похідним, а також історичний аспект утворення дольних і кратних одиниць.
У міру вдосконалювання фізики й математики з'явилася проблема виміру нового класу фізичних величин. Так при розвитку теорії електрики встало питання - як бути з одиницями електромагнітних величин? З одного боку, новий клас явищ підказував необхідність введення нових одиниць і величин. З іншого боку - був установлений зв'язок між електромагнітними явищами й ефектами механічними - закони Кулона й Био-Савара-Лапласа. Точки зору найбільш авторитетних учених із цього приводу також розділилися. Деякі вважали, що «розгляд (електромагнітних явищ) буде більше плідним, якщо ввести четверту, що не залежить від механічних одиницю» (А. Зоммерфельд). Інші, навпроти, уважали різні прояви властивостей матерії єдиним цілим і були супротивниками введення незалежних електричних величин і одиниць. У результаті в практиці з'явилися системи одиниць фізичних величин, що мають різне число основних, тобто довільно обраних, фізичних величин. Докладно на цьому ми зупинимося в розділі, присвяченому одиницям фізичних величин.
З історичної точки зору цікаво звернути увагу на сформовану практику утворення дольних (більше дрібних) і кратних (більших) одиниць фізичних величин. У цей час ми користуємося в основному десятковою системою рахунку, і діюча міжнародна система одиниць фізичних величин пропонує утворювати дольні й кратні одиниці, помножуючи розмір основної одиниці на множник, кратний десяти. Проте історія знає використання найрізноманітніших множників кратності. Наприклад, сажень як міра довжини рівнялася трьом аршинам, 1 фут рівнявся 12 дюймам, 1 аршин - 16 вершкам, 1 пуд - 40 фунтам, 1 золотник - 96 часткам, 1 верста - 500 сажням і т.д.
Така історично сформована практика утворення дольних і кратних величин виявилася вкрай незручною. Тому при прийнятті міжнародної системи одиниць СВ на цю проблему зверталася особлива увага. По великому рахунку десяткова система виявилася незручною тільки при вирахуванні часу, тому що одиниці однойменної величини різного розміру виявилися кратними 12 (співвідношення року й місяця) і 365,25 (співвідношення року й доби). Ця кратність обумовлена швидкістю обертання Землі й фазами Місяця і є найбільш природною. Подальша заміна кратності в співвідношенні година-хвилина й хвилина-секунда з 60 на кратне 10 уже особливого змісту не мала. З інших часто вживаних фізичних величин і одиниць відступу від десяткової системи збереглося в градусній мері кута, коли окружність ділиться на 360 градусів, а градус на хвилини й секунди.
Роблячи історичний екскурс у метрологію, не слід забувати, що все сказане повною мірою ставиться тільки до країн-учасницям Метричної конвенції. У багатьох країнах дотепер зберігається своя особлива, іноді екзотична система фізичних величин і одиниць. Серед цих країн, як це ні дивно, перебувають Сполучені Штати Америки - сучасна супердержава. Усередині цієї країни дотепер у побуті величини й одиниці старої Англії. Навіть температуру там прийнято вимірювати в градусах Фаренгейта.
У зв'язку з вищевикладеним знайомство із системами одиниць, відмінними від системи СВ, знайомство з різними системами рахунку одиниць при вимірах у цей час носять не тільки пізнавальний характер. При розширенні міжнародних контактів може виявитися так, що знання альтернативних систем величин і одиниць послужить користувачеві добру службу.
При викладі основних моментів, що ставляться до системи СВ й при розгляді окремих видів вимірів ми іноді будемо вертатися до історичних корінь вибору тих або інших фізичних величин. Зараз важливо пам'ятати, що розглянута проблема оптимального вибору фізичних величин і одиниць буде існувати завжди, тому що науково-технічний прогрес постійно надає нові можливості в практиці вимірів. Сьогодні це лазери й синхротронне випромінювання, і завтра, можливо, з'являться нові обрії, що опираються на «теплу надпровідність» або яке-небудь чудове досягнення людської думки.
1. Основні поняття і категорії метрології
Перш ніж розглядати різні методи, що забезпечують єдність вимірів, необхідно визначити основні поняття й категорії. Тому в метрології дуже важливо правильно використовувати терміни, необхідно визначити, що саме мається на увазі під тим або іншою назвою.
Фізична величина. Під цим визначенням мається на увазі властивість, загальне в якісному відношенні багатьом об'єктам, але в кількісному відношенні індивідуальне для кожного об'єкта. Або, випливаючи Леонардові Ейлеру, «величиною називається все, що здатне збільшуватися або зменшуватися, або те, до чого можна щось додати або отчого можна відняти».
Взагалі поняття «величина» багатовидове, тобто стосовне не тільки до фізичних величин, що є об'єктами виміру. До величин можна віднести кількість грошей, ідей і т.п., тому що до цих категорій застосовне визначення величини. Із цієї причини в стандартах (ДЕРЖСТАНДАРТ-3951-47 і ДЕРЖСТАНДАРТ-16263-70) приводиться тільки поняття «фізичної величини», тобто величини, що характеризує властивості фізичних об'єктів. У вимірювальній техніці прикметник «фізична» звичайно опускається.
Одиниця фізичної величини - фізична величина, який по визначенню додане значення, рівне одиниці. Посилаючись ще раз на Леонарда Эйлера: «Неможливо визначити або виміряти одну величину інакше, як прийнявши в якості відомої іншу величину цього ж роду й указавши співвідношення, у якому вона перебуває до неї». Інакше кажучи, для того щоб охарактеризувати яку-небудь фізичну величину, потрібно довільно вибрати як одиниця виміру яку-небудь іншу величину того ж роду.