Logo
Logo

Измерение вязкости смеси

A1  0.20 Выразите молярную долю воды $n_w$ в растворе через массовую долю глицерина $w_g$, $\mu_w$ и $\mu_g$.

1 Получен ответ:
\[n_w=1-\frac{w_g\mu_w}{\mu_g-w_g(\mu_g-\mu_w)}\]
0.20
A2  1.50 Используя уравнение $(1)$, пересчитайте значения $T_g$ в значения $w_g$.

1 Верный пересчет точек с $w_g>0.9$ с точностью до третьего знака после запятой или больше (полное совпадение с авторскими точками) 8 × 0.10
2 Верный пересчет точек с $w_g<0.9$ с точностью до второго знака после запятой (совпадение с авторскими точками при округлении до сотых) 7 × 0.05
3 Верный пересчет точек с $w_g<0.9$ с точностью до третьего знака после запятой или больше (возможное отклонение от авторских точек $0.001$) 7 × 0.05
A3  0.60 Предложите линеаризацию, описывающую систему с малой молярной долей воды, с помощью которой можно будет определить параметры $\xi$ и $k$. Постройте график линеаризованной зависимости. Определите параметры $\xi$ и $k$, используя полученный график.

1 Выбрана правильная линеаризация 0.10
2 Корректный пересчёт $w_g$ в $n_w$

Примечание: баллы за пересчёт точки ставятся только при наличии баллов за определение соответствующей $w_g$ или при отклонении значения $w_g$ участника, округленного до тысячных, от авторского не более чем на $0.001$

Примечание: при неверном пересчёте $w_g$ в $n_w$ или неверном нахождении $w_g$ действия с такими точками оцениваются в 0 баллов во всех последующих пунктах задачи.
7 × 0.01
3 Пересчёт вязкостей в соответствующие логарифмы 7 × 0.01
4 Потерян знак 7 × -0.01
График:
(Баллы за график ставятся при наличии не менее двух засчитанных точек)
6 Правильно нанесены точки 7 × 0.01
7 Оси не подписаны, не оцифрованы, некорректный масштаб 3 × -0.02
8 Проведена сглаживающая прямая 0.04
9 Получено:
\[k\in[3.8,4.7]\]\[k\in[4.1,4.5]\]\[\operatorname {ln}\dfrac{\xi}{1~Па\cdot с}\in[-0.17,-0.05]\]\[\operatorname {ln}\dfrac{\xi}{1~Па\cdot с}\in[-0.15,-0.11]\]\[\xi\in[0.86,0.91]~Па\cdot с\]
5 × 0.05
A4  0.50 Зная параметры $\xi$ и $k$ предложите линеаризацию, позволяющую определить значения параметров $a$ и $b$. Постройте график линеаризованной зависимости. По прямолинейному участку определите $a$ и $b$.

1 Предложена правильная линеаризация (число под логарифмом положительно) 0.05
2 Предложена корректная линеаризация (число под логарифмом может быть отрицательным) 0.03
3 Корректная линеаризация не предложена 0.00
4 Пересчёт оставшихся $w_g$ в $n_w$ 8 × 0.01
5 Пересчёт данных в $\operatorname{ln}|\dfrac{\xi \operatorname{exp}(-kn_w)}{\eta}-1|$ (разрешается не пересчитать 3 любые точки в диапазоне $n_w<0.7$). 15 × 0.01
График:
(Баллы за график ставятся при наличии не менее 3 засчитанных точек)
7 Правильно нанесены все точки (допускатеся не более 1 ошибки) 0.05
8 Оси не подписаны, не оцифрованы, некорректный масштаб 3 × -0.02
Далее баллы ставятся только при наличии не менее 2 засчитанных точек в диапазоне $n_w\in[0.7,1]$.
10 Корректно проведена аппроксимирующая прямая 0.02
11 Получено: \[b\in[5.0,6.0]\] 0.06
12 Получено: \[b\in[4.0,6.5]\] 0.03
13 Значение $b$ не попадает в ворота 0.00
14 Получено:
\[\operatorname {ln} a\in[-3.5,-2.8]\]
0.06
15 Получено:
\[\operatorname {ln} a\in[-4.0,-2.2]\]
0.03
16 Значение $\operatorname{ln} a$ не попадает в ворота 0.00
17 Получен ответ:
\[a\in[0.03,0.09]\]
0.03
A5  0.70 Постройте на одной миллиметровке график теоретической и экспериментальной зависимости $\eta(n_w)$. Укажите диапазон применимости полученного уравнения.

1 Расчёт значений $\eta_{теор}(n_w)$ 15 × 0.01
2 Нанесение точек зависимости $\eta_{теор}(n_w)$ на график 15 × 0.01
3 Точки зависимости $\eta_{теор}(n_w)$ равномерно покрывают весь диапазон 0.05
4 Нанесение данных точек $\eta(n_w)$ на график 15 × 0.01
5 Оси не подписаны, нет оцифровки, некорректный масштаб 3 × -0.01
6 Проведены сглаживающие кривые
(Баллы за кривую $\eta_{теор}(n_w)$ ставятся при наличии не менее 7 засчитанных точек)
2 × 0.05
7 Сделан обоснованный вывод совпадения кривых при $n_w\in[0,1]$ 0.10
B1  0.40 Используя уравнение $(2)$, определите температуру стеклования раствора.

1 Выражено $w_g$: \[w_g=\dfrac{\rho_gc_g}{(\rho_g-\rho_w)c_g+\rho_w}\] 0.10
2 Получено \[T_g\approx162.8~К\] 0.30
3 Получено \[T_g\approx162.9~К\] 0.20
4 Корректный ответ не получен 0.00
B2  1.50 Предложите линеаризацию, позволяющую определить значения параметров $D$ и $T_0$. Построив график линеаризованной зависимости или используя метод наименьших квадратов (МНК), определите значения параметров.

1 Предложена корректная линеаризация 0.10
2 Пересчёт точек 16 × 0.03
График:
4 M1 Разумный масштаб, подпись осей, оцифровка 3 × 0.04
5 M1 Правильно нанесены точки 16 × 0.01
6 M1 Проведена сглаживающая прямая 0.04
7 M1 Получено: \[\dfrac{1}{D}\in[0.053,0.064]\]\[\dfrac{1}{DT_0}\in[6.1, 6.6]\cdot 10^{-4}~К^{-1}\] 2 × 0.15
8 M2 По МНК получено: \[\dfrac{1}{D}\in[0.058,0.060]\]\[\dfrac{1}{DT_0}\in[6.35, 6.44]\cdot 10^{-4}~К^{-1}\] 2 × 0.31
9 M3 По МНК получено: \[T_0\in[94.1,94.7]~К\]\[DT_0\in[1552, 1565]~К\] 2 × 0.31
10 Получены ответы: \[D\in[16.3,17.4]\] \[T_0\in[91,95]~К\] 2 × 0.15
C1  0.30 Определите вязкость смеси $\eta_n$ при объемной доле глицерина $c_g=0.5$ и температуре $T=25~^\circ \mathrm C$, используя зависимость от молярной доли воды.

1 Получено:
\[n_w\approx 0.80\] или
\[n_w=1-\frac{\dfrac{\rho_gc_g}{(\rho_g-\rho_w)c_g+\rho_w}\mu_w}{\mu_g-\dfrac{\rho_gc_g}{(\rho_g-\rho_w)c_g+\rho_w}(\mu_g-\mu_w)}\]
0.10
2 Получен ответ: \[\eta_n\in[5.8,6.2]~мПа\cdot с\] 0.20
3 Получен ответ: \[\eta_n\in[5.5,6.5]~мПа\cdot с\] 0.10
4 Корректный ответ не получен 0.00
C2  0.30 Определите вязкость смеси $\eta_t$ при тех же условиях, используя зависимость от температуры.

1 Перевод в Кельвины: \[T=298~К\] 0.10
2 Получен ответ: \[\eta_t\in[6.7, 6.9]~мПа\cdot с\] 0.20
3 Получен ответ: \[\eta_t\in[6.6, 7.0]~мПа\cdot с\] 0.10
4 Корректный ответ не получен 0.00
C3  0.20 Сравните полученные результаты. Если есть расхождения, объясните причину их возникновения.

Баллы в этом пункте ставятся при попадании в ворота в двух предыдущих.
2 M1 Результаты совпадают 0.20
3 M2 Результаты расходятся 0.10
4 M2 Объяснение: сильная зависимость от температуры 0.10
D1  2.00 Восстановите недостающие значения $v_2$ в таблице. Используйте для этого линеаризованный график зависимости $v_2(\eta)$. Используйте пустые столбцы таблицы в листе ответов для пересчета необходимых величин.

1 Предложена линеаризация 0.05
2 Выражение для плотности:
\[\rho=\rho_w+(\rho_g-\rho_w)c_g\]
0.10
3 Выражение для $c_g$:
\[c_g=\dfrac{\mu_g\rho_w(1-n_w)}{\rho_g\mu_w+\rho_w\mu_g(1-n_w)}\]
0.10
4 Выражение для $\rho$ через $n_w$:
\[\rho=\rho_w+(\rho_g-\rho_w)\dfrac{\mu_g\rho_w(1-n_w)}{\rho_g\mu_w+\rho_w\mu_g(1-n_w)}\]
0.10
5 Расчет значений $n_w$ с точностью до 3 значащих цифр 14 × 0.04
6 Пересчет точек для построения линейного графика 8 × 0.03
График (оценивается при наличии не менее 2 засчитанных точек)
8 Нанесение точек на график 8 × 0.01
9 Оси не подписаны, не оцифрованы, некорректный масштаб 3 × -0.02
10 Проведена прямая 0.07
11 Прямая не проходит через $(0, 0)$ -0.06
12 Значение углового коэффициента:
\[k\in[0.60, 0.70]\cdot 10^{-6}\dfrac{м^3}{с^2}\]
0.30
13 Расчет недостающих точек $v_2(\eta)$ (точки могут отклоняться от авторских не более чем на 25%) 8 × 0.05
D2  1.50 Постройте график $v_1(\eta)$ в диапазоне от $\eta_1=10^{-3}~Па\cdot с$ до $\eta_2=10^{3}~Па\cdot с$ в максимально удобных для графического анализа координатах. Все точки, нанесенные на график, должны быть занесены в таблицу в листе ответов.

1 Расчет значений скоростей на линейном участке (не более 0.35 балла за пункт) 7 × 0.05
2 Выбран логарифмический масштаб 0.30
Если предыдущий пункт не был оценен, дальнейшие пункты разбалловки в D2 не оцениваются.
4 Пересчет зависимости в логарифмическую 23 × 0.01
5 Точки линейного участка равномерно покрывают оставшийся диапазон в логарифмическом масштабе 0.10
График
7 Подпись осей, оцифровка, корректный масштаб 3 × 0.05
8 Нанесение точек на график 23 × 0.01
9 Проведена сглаживающая кривая 0.04
10 Кривая плавно переходит в прямую 0.10
D3  0.30 Определите значение вязкости смеси $\eta_{max}$ такое, что значение $v_2(\eta_{max})$ максимально.

1 Получен ответ: \[\eta_{max}\in[1.30, 1.50]~Па\cdot с\] 0.30