Tomasz

Badanie zależności współczynnika lepkości cieczy od temperatury za pomocą wiskozymetru Hopplera

1. Wiadomości wstępne:

Lepkość jest właściwością gazów i cieczy która charakteryzuje ich opór podczas płynięcia wywołanego siłami zewnętrznymi. Niekiedy zjawisko to nazywa się tarciem wewnętrznym. W ciałach stałych tarcie wewnętrzne jest oporem przeciwko powstawaniu odkształceń stycznych. Właściwość ta mierzona jest współczynnikiem lepkości.

Pomiar współczynnika lepkości cieczy wykonywany jest za pomocą przyrządu będącego modyfikacją wiskozymetry Höpplera. Modyfikacja polega na tym, że cylindryczna rurka wychylona jest do poziomu pod dużo mniejszym kątem.

Rurka z badaną cieczą stanowi równię pochyła o kącie nachylenia ok. 30Ⴐ, w której stacza się swobodnie kulka stalowa o średnicy mniejszej od średnicy rurki. Toczenie się kulki w cieczy ulega znacznemu zwolnieniu, gdy średnica wewnętrzna rurki różni się nieznacznie od średnicy kulki. Rurka powinna być ukośna, gdyż przy pionowym ustawieniu ruch kulki nie jest jednostajny. Przy ustawieniu ukośnym rurki, kulka toczy się po jej ściance.

Budowa wiskozymetru:

1. Rurka z badaną cieczą (olej parafinowy) jest zakończona bańką szklaną częściowo wypełnioną powietrzem. Duża ściśliwość powietrza zamkniętego amortyzuje termiczne zmiany objętości cieczy w rurce. Rurka ta umieszczona jest w naczyniu stanowiącym płaszcz włączony w obieg ultratermostatu. Dzięki czemu istnieje możliwość zmiany i utrzymania stałej wartości temperatury badanej cieczy. Naczynie ma możliwość zmiany położenia poprzez obrót o kąt 180Ⴐ wokół osi przy zachowaniu stałego nachylenia rurki pomiarowej. Pozwala to mierzyć czas opadania kulki w obydwu kierunkach. Czas opadania kulki, na odległości stanowiącą odcinek odmierzony dwoma rysami przebywanej przez kulkę ruchem jednostajnym, mierzony

2. Wyniki pomiarów czasu (t), w jakim kulka pokonała drogę (s).

temperatura	18,5	20	25	30	35	40	45	50
1	75,25	49,16	42,85	36,41	34,22	31	22,05	19,5
2	60,66	49,48	42,41	32,03	33,85	32,06	21,68	18,9
3	60,53	49,69	43,21	36,51	34,65	31,48	21,89	18,65
średnia	65,48	49,44	42,82	34,98	34,24	31,51	22,02	19,02

3. Wyznaczenie współczynnika lepkości cieczy dla poszczególnych przypadków wartości temperatury.

Ŋ -współczynnik lepkości cieczy

k -stała wiskozymetru

p_k -gęstość kulki

p_c -gęstość ciezy

T [^0C]	T [^0K]	100/T	t [s]	k [m^2/s^2]	pk [kg/m^3]	pc [kg/m^3]	 [kg/m*s]	ln
18,5	291,65	0,3429	65,48	1E-07	8140	880	0,071	-2,642
20	293,15	0,3411	49,44	1E-07	8140	880	0,054	-2,923
25	298,15	0,3354	42,82	1E-07	8140	880	0,047	-3,067
30	303,15	0,3299	36,51	1E-07	8140	880	0,04	-3,226

F(x)=-0,001079x+0,3692

F(x)=29,07x-12,79

4. Błędy

T [^0K]	∆pk [kg/m3]	∆pc [kg[m3]	∆T [^0K]	∆t [s]	∆ [kg/m*s]
291,65	0,1	0,1	273,05	0,01	9,9E-06
293,15	0,1	0,1	273,05	0,01	1E-05
298,15	0,1	0,1	273,05	0,01	1E-05
303,15	0,1	0,1	273,05	0,01	1E-05
308,15	0,1	0,1	273,05	0,01	1E-05
313,15	0,1	0,1	273,05	0,01	1E-05
318,15	0,1	0,1	273,05	0,01	1,1E-05
323,15	0,1	0,1	273,05	0,01	1,1E-05

5. Dyskusja błędów

Błąd czasu i średnic są błędami spowodowanymi niedokładnością pomiarową przyrządów.

6. WNIOSKI

Z przeprowadzonego doświadczenia wynika, że współczynnik lepkości maleje wraz ze wzrostem temperatury. Błędy powstały z niedokładności oka ludzkiego i z niedokładności przyrządów pomiarowych.

2

---