SPRAWOZDANIE
Nr zespołu V Łukasz Kowal
Nr ćwiczenia 9 TEMAT: Wyznaczanie współczynnika
lepkości dynamicznej cieczy
1. WSTĘP TEORETYCZNY
Lepkość zwana także tarciem wewnętrznym jest to właściwość ciał uwarunkowana ruchami cieplnymi i oddziaływaniami między cząsteczkowymi, przejawiająca się w powstawaniu sił oporu przeciw ruchom wewnętrznym ciała, zachodzącym pod działaniem sił zewnętrznych. Zdefiniowaną lepkość dynamiczną można określić przekształconym wzorem Newtona:
gdzie:
F - siła styczna (tarcia wewnętrznego),
A - powierzchnia tarcia,
- gradient prędkości przesuwania warstw cieczy.
Jednostką lepkości dynamicznej, wynikającej z definicji jest 1 paskalosekunda (Pa*s).
Ponieważ paskalosekunda jest jednostką dużą, w praktyce używa się jednostki 1000 razy mniejszej, zwanej milipaskalosekundą (mPa*s).
Opór lepkości cieczy występuje w dwóch zasadniczych typach zjawisk: Przy ruchu cieczy względem nieruchomych ścianek oraz przy ruchu ciała względem nieruchomej cieczy. Przykładem najistotniejszym ruchu cieczy względem ścianek jest przepływ cieczy przez cienkie rurki. Odbywa się on w ten sposób, że środkiem rurki płynie ciecz najszybciej, natomiast w miarę zbliżania się ku ściance prędkość stopniowo maleje, aż na samej ściance staje się równa zeru.
Pomiar współczynnika lepkości.
Uproszczony pomiar współczynnika lepkości można przeprowadzić przy pomocy przyrządów zwanych lepkościomierzami (wiskozymetrami przepływowymi).
Jednym z częściej stosowanych przyrządów tego typu jest wiskozymetr Arrheniusa. Istotnym elementem przyrządu jest banieczka szklana połączona z długą około 10cm rurką włoskowatą oraz szerszą rurką odpływową zaopatrzoną w kran. Objętość banieczki wyznaczają dwie ryski. Zbiorniczek stanowi naczyńko rezerwowe, do którego nalewamy badaną ciecz. Banieczka oraz kapilara umieszczone są w szerszym naczyniu szklanym wypełnionym wodą, podgrzewaną za pomocą grzałki elektrycznej. Do wyrównywania temperatury wody służy mieszadełko, a do ustalenia jej temperatury - termometr.
Innym przykładem lepkościomierza jest przyrząd zwany wiskozymetrem Stokesa. Stanowią go dwa dość wysokie cylindryczne naczynia szklane, wstawione jedno w drugie. Przestrzeń między jednym cylindrem a drugim wypełniona jest wodą, którą można podgrzewać za pomocą grzejnika elektrycznego, odczytując temperaturę na termometrze zanurzonym w cylindrze a mieszadełka pomagają w wyrównaniu temperatur kąpieli wodnej i badanej cieczy.
2. PRZEBIEG ĆWICZENIA
Pomiary
Temp.28.5 C
|
Czas [s] Pomiar |
|
|||
|
1 |
2 |
3 |
tsr |
|
20 |
74 |
73,2 |
73,6 |
73,6 |
1472 |
30 |
48,2 |
48 |
48,7 |
48,3 |
1449 |
40 |
36 |
36,2 |
36 |
36,07 |
1442,8 |
50 |
28,7 |
28,7 |
28,7 |
28,7 |
1435 |
Suma: 5749,8/4=1449,7
Temp.35 C
|
Czas [s] Pomiar |
|
|||
|
1 |
2 |
3 |
tsr |
|
20 |
46,3 |
45,5 |
45,8 |
45,8 |
916 |
30 |
28,5 |
28,2 |
28,2 |
28,3 |
849 |
40 |
21,5 |
24,2 |
21,3 |
21,3 |
852 |
50 |
17 |
17 |
16,7 |
16,9 |
845 |
Suma: 3462/4=865,5
Temp.45 C
|
Czas [s] Pomiar |
|
|||
|
1 |
2 |
3 |
tsr |
|
20 |
24 |
24,2 |
24 |
24,07 |
481,4 |
30 |
15,2 |
15 |
15 |
15,07 |
452,1 |
40 |
11 |
10,9 |
10,8 |
10,9 |
403,6 |
50 |
8,4 |
8,8 |
8,5 |
8,57 |
428,5 |
Suma: 17656/4=4441,4
Temp.55 C
|
Czas [s] Pomiar |
|
|||
|
1 |
2 |
3 |
tsr |
|
20 |
13,8 |
13,7 |
13,6 |
13,7 |
274 |
30 |
9,4 |
8,9 |
8,9 |
9,07 |
272,1 |
40 |
6,8 |
6,8 |
6,7 |
6,77 |
270,8 |
50 |
5,2 |
5,1 |
5,2 |
5,17 |
258,5 |
Suma: 1075,4/4=268,85
Obliczenia
Dla temperatury 28,5 C
Dla temperatury 35 C
Dla temperatury 45 C
Dla temperatury 55 C
3. BŁĘDY POMIARU
Dla Temperatury T=28,5 C
Dla Temperatury T=35 C
Dla Temperatury T=45 C
Dla Temperatury T=55 C
5. WYNIKI
Dla T=28,5 C
Dla T=35 C
Dla T=45 C
Dla T=55 C
6. WNIOSKI
Współczynnik lepkościzależy w dużej mierze od:
- Rodzaju cieczy - Dla każdej cieczy jest inny, gdyż inne są siły międzycząsteczkowe.
-Temperatury - Maleje ze wzrostem ruchu termicznego, gdyż osłabia to siły międzycząsteczkowe. Zależność współczynnika od temperatury przedstawia poniższy wykres.