Какова вязкость 1%-ного раствора желатина, если его плотность составляет 1,01 г/см3 и он вытекает из мерной пипетки за 29 секунд, в то время как такой же объем чистой воды вытекает за 10 секунд?
Золотая_Пыль
Чтобы найти вязкость 1%-ного раствора желатина, мы можем использовать формулу для расчёта динамической вязкости:
\[\eta = \frac{2(\rho_2 - \rho_1)gh}{\pi r^4 t}\]
где:
\(\eta\) - динамическая вязкость раствора,
\(\rho_1\) - плотность чистой воды,
\(\rho_2\) - плотность раствора,
\(g\) - ускорение свободного падения (принимается равным 9,8 м/с\(^2\)),
\(h\) - разность высоты уровней поверхности воды и раствора,
\(r\) - радиус пипетки,
\(t\) - время, за которое вытекает раствор или вода из пипетки.
Для начала найдём разность плотностей между раствором желатина и чистой водой:
\(\rho_2 - \rho_1 = 1,01 \, \text{г/см}^3 - 1,00 \, \text{г/см}^3 = 0,01 \, \text{г/см}^3\)
Подставим в формулу известные значения:
\(\rho_2 - \rho_1 = 0,01 \, \text{г/см}^3\),
\(g = 9,8 \, \text{м/с}^2\),
\(h\) - разность высоты уровней поверхности воды и раствора (дано в условии),
\(r\) - радиус пипетки (дано в условии),
\(t_1 = 10 \, \text{сек}\) - время, за которое вытекает вода из пипетки,
\(t_2 = 29 \, \text{сек}\) - время, за которое вытекает раствор желатина из пипетки.
Таким образом, для воды получаем:
\[\eta_1 = \frac{2(\rho_2 - \rho_1)gh}{\pi r^4 t_1} = \frac{2(0,01 \, \text{г/см}^3) \cdot (9,8 \, \text{м/с}^2) \cdot h}{\pi r^4 \cdot (10 \, \text{сек})}\]
Аналогично для раствора желатина:
\[\eta_2 = \frac{2(\rho_2 - \rho_1) gh}{\pi r^4 t_2} = \frac{2(0,01 \, \text{г/см}^3) \cdot (9,8 \, \text{м/с}^2) \cdot h}{\pi r^4 \cdot (29 \, \text{сек})}\]
Так как у нас есть отношение вязкостей:
\(\frac{\eta_1}{\eta_2} = \frac{t_2}{t_1}\)
Подставим известные значения:
\(\frac{\eta_1}{\eta_2} = \frac{10 \, \text{сек}}{29 \, \text{сек}}\)
Мы можем выразить \(\eta_2\) через \(\eta_1\):
\[\eta_2 = \frac{10}{29} \cdot \eta_1\]
Теперь, если мы подставим значение \(\eta_2\) в формулу вязкости для раствора желатина, то получим:
\[\eta_2 = \frac{2(0,01 \, \text{г/см}^3) \cdot (9,8 \, \text{м/с}^2) \cdot h}{\pi r^4 \cdot (29 \, \text{сек})} = \frac{10}{29} \cdot \eta_1\]
Для удобства соединим доли и проведём сокращение:
\[\frac{2(0,01) \cdot 9,8 \cdot h}{\pi r^4 \cdot 29} = \frac{10}{29} \cdot \eta_1\]
Упростим формулу:
\[0,0068 \cdot h = \frac{10}{29} \cdot \eta_1\]
Теперь можем выразить \(\eta_1\):
\[\eta_1 = \frac{29 \cdot 0,0068 \cdot h}{10}\]
Подставим известные значения:
\[\eta_1 = \frac{29 \cdot 0,0068 \cdot h}{10}\]
Таким образом, вязкость 1%-ного раствора желатина составляет \(\frac{29 \cdot 0,0068 \cdot h}{10}\). Ответ состоит из числа 0,0068 и переменной h, которая должна быть известна. Чтобы получить конкретный ответ, нужно знать значение h, разности уровней поверхностей воды и раствора. Если в условии задачи не указано значение h или другие необходимые данные, пожалуйста, предоставьте эту информацию, чтобы я мог помочь вам с конкретным числовым ответом.
\[\eta = \frac{2(\rho_2 - \rho_1)gh}{\pi r^4 t}\]
где:
\(\eta\) - динамическая вязкость раствора,
\(\rho_1\) - плотность чистой воды,
\(\rho_2\) - плотность раствора,
\(g\) - ускорение свободного падения (принимается равным 9,8 м/с\(^2\)),
\(h\) - разность высоты уровней поверхности воды и раствора,
\(r\) - радиус пипетки,
\(t\) - время, за которое вытекает раствор или вода из пипетки.
Для начала найдём разность плотностей между раствором желатина и чистой водой:
\(\rho_2 - \rho_1 = 1,01 \, \text{г/см}^3 - 1,00 \, \text{г/см}^3 = 0,01 \, \text{г/см}^3\)
Подставим в формулу известные значения:
\(\rho_2 - \rho_1 = 0,01 \, \text{г/см}^3\),
\(g = 9,8 \, \text{м/с}^2\),
\(h\) - разность высоты уровней поверхности воды и раствора (дано в условии),
\(r\) - радиус пипетки (дано в условии),
\(t_1 = 10 \, \text{сек}\) - время, за которое вытекает вода из пипетки,
\(t_2 = 29 \, \text{сек}\) - время, за которое вытекает раствор желатина из пипетки.
Таким образом, для воды получаем:
\[\eta_1 = \frac{2(\rho_2 - \rho_1)gh}{\pi r^4 t_1} = \frac{2(0,01 \, \text{г/см}^3) \cdot (9,8 \, \text{м/с}^2) \cdot h}{\pi r^4 \cdot (10 \, \text{сек})}\]
Аналогично для раствора желатина:
\[\eta_2 = \frac{2(\rho_2 - \rho_1) gh}{\pi r^4 t_2} = \frac{2(0,01 \, \text{г/см}^3) \cdot (9,8 \, \text{м/с}^2) \cdot h}{\pi r^4 \cdot (29 \, \text{сек})}\]
Так как у нас есть отношение вязкостей:
\(\frac{\eta_1}{\eta_2} = \frac{t_2}{t_1}\)
Подставим известные значения:
\(\frac{\eta_1}{\eta_2} = \frac{10 \, \text{сек}}{29 \, \text{сек}}\)
Мы можем выразить \(\eta_2\) через \(\eta_1\):
\[\eta_2 = \frac{10}{29} \cdot \eta_1\]
Теперь, если мы подставим значение \(\eta_2\) в формулу вязкости для раствора желатина, то получим:
\[\eta_2 = \frac{2(0,01 \, \text{г/см}^3) \cdot (9,8 \, \text{м/с}^2) \cdot h}{\pi r^4 \cdot (29 \, \text{сек})} = \frac{10}{29} \cdot \eta_1\]
Для удобства соединим доли и проведём сокращение:
\[\frac{2(0,01) \cdot 9,8 \cdot h}{\pi r^4 \cdot 29} = \frac{10}{29} \cdot \eta_1\]
Упростим формулу:
\[0,0068 \cdot h = \frac{10}{29} \cdot \eta_1\]
Теперь можем выразить \(\eta_1\):
\[\eta_1 = \frac{29 \cdot 0,0068 \cdot h}{10}\]
Подставим известные значения:
\[\eta_1 = \frac{29 \cdot 0,0068 \cdot h}{10}\]
Таким образом, вязкость 1%-ного раствора желатина составляет \(\frac{29 \cdot 0,0068 \cdot h}{10}\). Ответ состоит из числа 0,0068 и переменной h, которая должна быть известна. Чтобы получить конкретный ответ, нужно знать значение h, разности уровней поверхностей воды и раствора. Если в условии задачи не указано значение h или другие необходимые данные, пожалуйста, предоставьте эту информацию, чтобы я мог помочь вам с конкретным числовым ответом.
Знаешь ответ?