Wyznaczanie temperaturowej zaleznosci lepkosci cieczy, Wsp˙˙czynnik lepko˙ci cieczy newtonowskich maleje wraz ze wzrostem temperatury zgodnie z zale˙no˙ci˙ :


Politechnika Śląska

Wydział Elektryczny

studia wieczorowe

3. Wyznaczanie temperaturowej zależności

lepkości cieczy przy pomocy

wiskozymetru Hopplera.

WSTĘP

Lepkość w ruchu płynów jest odpowiednikiem tarcia w ruchu ciał stałych. Powoduje ona pojawienie się sił statycznych między warstwami płynu poruszającymi się względem siebie.

-zależność wyprowadzona przez I. Newtona

Współczynnik lepkości cieczy newtonowskich maleje wraz ze wzrostem temperatury zgodnie z zależnością :

gdzie W - energia aktywacji , k - stała Boltzmana .

Współczynnik lepkości cieczy nie spełniających warunku Newtona rośnie, ze wzrostem masy cząsteczkowej i zależy od struktury tych substancji.

Wiskozymetr Hopplera wykorzystuje zjawisko ruchu jednostajnego ciał stałych w płynie lepkim. Siła oporu ze strony cieczy jest proporcjonalna do prędkości toczenia się kulki :

Warunek równowagi sił ( po rozłożeniu siły ciężkości i wyporu):

mg∗cosα - Fwcosα = K∗r∗v∗η

Po podstawieniu wyrażeń na masę kulki i siłę wyporu otrzymamy po przekształceniach:

Prędkość w ruchu jednostajnego v = l/t , gdzie: l - odległość pomiędzy skrajnymi rysami rury pomiarowej, więc ostatecznie otrzymamy:

η = K(ρk-ρ)t gdzie:

K - stała aparaturowa

ρ - gęstość cieczy

ρk - gęstość kulki

t - czas spadania

PRZEBIEG ĆWICZENIA

1. Sprawdzamy ustawienie wiskozymetru przy pomocy poziomicy.

2. Zmieniając temperaturę cieczy przy pomocy ultratermostatu z termometrem kontaktowym w granicach od temperatury pokojowej do 50°C, mierzymy czas opadania kulki między skrajnymi poziomami obserwacyjnymi.

3. Dla każdej temperatury pomiary powtarzamy trzykrotnie.

Temperatura

Czas opadania kulki t [s]

Lp.

T [°C]

1

2

3

1

26

150.71

152.60

151.10

2

32

107.20

105.50

103.25

3

38

75.70

73.78

72.60

4

44

55.50

54.31

54.10

5

50

43

41.50

40.78

OBLICZENIA

1. Obliczamy średni czas opadania kulki dla powyższych temperatur.

t1 = 151,47s

t2 = 105,32s

t3 = 74,03s

t4 = 54,63s

t5 = 41,76s

2. Dla każdej temperatury obliczamy współczynnik lepkości oleju parafinowego stosując wzór empiryczny:

η=K(ρk-ρ)t

gdzie: K=1.2010∗10-6 m2/s2

ρk=8150 kg/m3

ρ - gęstość oleju parafinowego odczytujemy z tabeli:

Temperatura [°C]

gęstość oleju [kg/m3]

26

876,1

32

873,2

38

863,4

45

860,5

50

857,5

Obliczone lepkości oleju parafinowego:

η1 =

1,324116 Pas

η2 =

0,921021 Pas

η3 =

0,648254 Pas

η4 =

0,478616 Pas

η5 =

0,36599 Pas

3.Wyznaczamy temperaturową zależność współczynnika lepkości.

Korzystając z regresji liniowej otrzymuję równanie prostej:

lnη = 69.1348 1/t - 2.3138

Obliczamy współczynniki A i W/k

η = e-2.3138 e1/t69.1348

więc: A = e-2.3138 = 0.098884

W/k = 69.1348

DYSKUSJA BŁĘDU

1. Obliczamy błędy pomiarów czasu opadania kulki dla ustalonych temperatur korzystając ze wzoru: Δt = ti - t .

- dla 26°C : Δt1 = 0.76s

Δt2 = 1.13s

Δt3 = 0.37s

-dla 32°C : Δ t1 = 1.884s

Δt2 = 0.184 s

Δt3 = 2.067s

-dla 38°C : Δ t1 = 1.674s

Δt2 = 0.247s

Δt3 = 1.427s

-dla 44°C : Δt1 = 0.867s

Δt2 = 0.335s

Δt3 = 0.534s

-dla 50°C : Δ t1 = 1.24s

Δt2 = 0.26s

Δt3 = 0.98s

2. Z otrzymanych wartości wybieramy maksymalne błędy, dla poszczególnych temperatur.

3. Obliczamy błąd dla gęstości oleju parafinowego.

a) Temperaturowa zależność gęstości oleju parafinowego

Temperatura [oC]

gęstość oleju [kg/m3]

26

876,1

32

873,2

38

863,4

45

860,5

50

857,5

Z tabeli wynika, że temperaturowa zależność gęstości oleju parafinowego jest zależnością liniową. Zmiana temperatury o 1°C powoduje zmniejszenie gęsto- ści o: 0.7 kg/m3.

b) Dokładność pomiaru temperatury : ΔT = 0.5°C. Więc gęstości oleju para- finowego jest obarczona błędem : Δρ = 0.35 kg/m3.

4. Obliczamy błąd metodą różniczki zupełnej ze wzoru:

η = K t (ρk - ρ)

Różniczkując otrzymujemy:

Ostatecznie: Δη = K (ρk - ρ) ∗ Δt + K∗t ∗Δρ

Obliczamy błędy lepkości dla poszczególnych temperatur stosując powyższy wzór

Dla 26°C:

Δη1 = 1.2018∗10-6∗(8150-874.6)∗1.13 ∗1.2018∗10-6∗151.47 ∗0.35 = 0.009942 Pas Dla 32°C: Δη2 = 0.01803 Pas

Dla 38°C: Δη3 = 0.014685 Pas

Dla 45°C: Δη4 = 0.007615 Pas

Dla 50°C: Δη5 = 0.010885 Pas

WYNIKI

Otrzymaliśmy następujące lepkości oleju parafinowego:

temperatura 26 °C : η= ( 1.324 * 0.010 ) Pas

32 °C : η= ( 0.921 * 0.018 ) Pas

38 °C : η= ( 0.648 * 0.015 ) Pas

45 °C : η= ( 0.479 * 0.008 ) Pas

50 °C : η= ( 0.366 * 0.011 ) Pas

Zależność lepkości od temperatury przedstawia równanie.

η = 0.099 e1/t69.13

WNIOSEK

Temperaturowa zależność współczynnika lepkości oleju parafinowego jest zależnością ekspotencjalną - lepkość ostro maleje wraz ze wzrostem temperatury.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
21 ZALEŻNOŚĆ LEPKOŚCI CIECZY OD TEMPERATURY
Chemia fizyczna - ćw. 7 Zależność lepkości cieczy od temperatury, Sprawozdania ATH
ćw 9 - Zależność lepkości cieczy od temperatury, Chemia fizyczna
sprawozdanie 3, Czasy tzz i trr w stosunku do trzi tzr maj? odwrotn? charakterystyk? ,tzn wraz ze wz
Wyznaczanie współczynnika lepkości dynamicznej cieczy, Wyznaczanie wsp˙˙czynnika lepko˙ci dynamiczne
Badanie zależności współczynnika lepkości cieczy od temperatury, Lepkość
Badanie temperaturowej zależności współczynnika lepkości cieczy
Badanie zależności współczynnika lepkości cieczy od temperat (2), Sprawozdania - Fizyka
fizyka, Temp.zależność wsp.lepkości cieczy, „I” PRACOWNIA FIZYCZNA U.Ś.
Badanie temperaturowej zależności współczynnika lepkości cieczy
Mech- Badanie zależności współczynnika lepkości cieczy od te, Sprawozdania - Fizyka
Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Ostwalda, Fizyka
Sprawozdanie 8 Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy na podstawie prawa Stokesa
OI04 Wyznaczanie wspolczynnika lepkosci cieczy metoda Stokesa
20 Wyznaczanie lepkości cieczy metodą Stokesa

więcej podobnych podstron