Laboratorium fizyki

Ćwiczenie nr 132

Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy

oraz

zależności lepkości od temperatury.

Ocena :

1. Metoda pomiaru :

Ponieważ kula spadająca swobodnie w cieczy lepkiej porusza się ruchem jednostajnym to aby wyznaczyć jej prędkość opadania wystarczy zmierzyć czas przebycia przez nią znanej odległości . Współczynnik lepkości możemy wyznaczyć wtedy ze wzoru :

Gdzie :

η - współczynnik lepkości

d - średnica kuli

m - masa kuli

l - droga przebyta przez kulę

ρ - gęstość cieczy

g - przyspieszenie ziemskie

Schemat głowicy wiskozymetru

W drugiej części ćwiczenia badamy zależność lepkości cieczy od temperatury za pomocą wiskozymetru Höplera. W przyrządzie tym wykorzystuje się efekt powstawania strefy przyściennej w cienkiej warstwie cieczy między kulą i ścianką rurki. W ćwiczeniu mierzy się czas staczania się kulki po pochyłej ściance rurki wypełnionej badaną cieczą.

2. Tabele wielkości mierzonych i obliczonych :

1. tabele do części pierwszej ćwiczenia :

gęstość gliceryny	ρ = 1215 kg/m^3
długość stref	l = 0,3000 ± 0,0001 m
średnica rury	D = 0,0300 ± 0,0001
masa kuli	m = ( 1, 09500 ± 0,00005 ) 10^-4 kg
średnica kuli	d = ( 4,110 ± 0,005 ) 10^-3 m
błąd wyznaczenia czasu	Δt = 0,2

• pomiar czasu opadania kuli :

t1[s]	t2[s]	t3[s]	t4[s]	t5[s]	t6[s]	t7[s]	t8[s]	t9[s]	t10[s]	tśr[s]
15,8	16	15,8	16	16	15,8	15,8	16	15,6	15,8	15,86

2. tabele do drugiej części ćwiczenia :

• czas opadania kuli w temperaturze pokojowej (T = 290,5K ) :

t1[s]	t2[s]	t3[s]	t4[s]	t5[s]	tśr[s]
87,2	85,4	85,6	85	85	85,64

• czas opadania kuli przy zmianie temperatury co 5^o :

T[K]	298	303	308	313	318	323	328	333	338	343
t[s]	50,8	36	25,8	18,8	14	10,4	7,8	5,8	4,6	3,2

• lepkość cieczy przy zmianie temperatury :

T	298	303	308	313	318	323	328	333	338	343
η	0,53	0,37	0,27	0,19	0,14	0,11	0,08	0,06	0,05	0,03

• tabela wartości funkcji
  :

ln(η)	-0,6437	-0,988	-1,3212	-1,6377	-1,9325	-2,2298	-2,5174	-2,8137	-3,0455	-3,4084
1/T	0,00336	0,0033	0,00325	0,00319	0,00314	0,0031	0,00305	0,003	0,00296	0,00292

3. 
   Wykres funkcji
   :

4. Wyliczenia :

1. lepkości gliceryny w temperaturze pokojowej (T = 290,5K ) :




2. stałej wiskozymetru Höplera :




3. współczynnika nachylenia prostej
   :

a = 6161,3

4. wartości energii aktywacji drobin cieczy :

W = a · k = 8,5·10 ^-20

5. Rachunek błędów :

1. błąd wyznaczenia średniego czasu opadania kuli w wiskozymetrze Stokesa obliczony metodą Studenta z poziomem ufności 0,98 :

Δt_śr = 0,12 s

2. błąd pomiaru lepkości :




3. błąd wyznaczenia średniego czasu opadania kuli w wiskozymetrze Höplera wyznaczony metodą Studenta :

Δt_śr = 1,525

4. błąd wyznaczenia energii aktywacji :




6. Wnioski i spostrzeżenia :

1. Na podstawie przeprowadzonego ćwiczenia można stwierdzić, że lepkość cieczy jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury, a więc ze wzrostem temperatury lepkość maleje.

2. Aby zwiększyć dokładność wyznaczenia lepkości należałoby zastosować stoper uruchamiany fotokomórką, gdyż opóźnienia przy uruchamianiu i zatrzymywaniu stopera mogą spowodować znaczne błędy ( szczególnie przy krótkich czasach opadania kulki ).

korpus głowicy

pułapki

kula

znaczniki strefy pomiarowej

ciecz badana

termometr

płaszcz wodny

kula

badana ciecz




---