| Temp. wody | Gęstość cieczy | Gęstość śred. | Pomiary czasu | Czas śred. | Lepkość | 
| 
 | 0,886 | 
 | 15,10 | 
 | 
 | 
| 22°C | 0,886 | 0,886 | 15,31 | 14,94 | 31,687 | 
| 
 | 0,886 | 
 | 14,41 | 
 | 
 | 
| 
 | 0,886 | 
 | 13,40 | 
 | 
 | 
| 25°C | 0,886 | 0,886 | 13,30 | 13,29 | 28,188 | 
| 
 | 0,886 | 
 | 13,18 | 
 | 
 | 
| 
 | 0,885 | 
 | 11,08 | 
 | 
 | 
| 30°C | 0,885 | 0,885 | 11,02 | 11,01 | 23,346 | 
| 
 | 0,885 | 
 | 10,92 | 
 | 
 | 
| 
 | 0,883 | 
 | 9,64 | 
 | 
 | 
| 35°C | 0,883 | 0,883 | 9,68 | 9,63 | 20,444 | 
| 
 | 0,883 | 
 | 9,56 | 
 | 
 | 
| 
 | 0,881 | 
 | 8,02 | 
 | 
 | 
| 40°C | 0,881 | 0,881 | 8,00 | 8,04 | 17,108 | 
| 
 | 0,881 | 
 | 8,10 | 
 | 
 | 
| 
 | 0,878 | 
 | 6,58 | 
 | 
 | 
| 45°C | 0,878 | 0,878 | 6,66 | 6,60 | 14,071 | 
| 
 | 0,878 | 
 | 6,56 | 
 | 
 | 
| 
 | 0,874 | 
 | 5,64 | 
 | 
 | 
| 50°C | 0,874 | 0,874 | 5,86 | 5,76 | 12,312 | 
| 
 | 0,874 | 
 | 5,78 | 
 | 
 | 
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie przebiegu zależności współczynnika lepkości cieczy od temperatury oraz gęstości cieczy od temperatury.
Spadek kulki w płynie ulega znacznemu zwolnieniu. Rurka wizykometra jest nieznacznie większa od średnicy kulki, a ponadto ustawiona jest ukośnie w stosunku do pionu - tak aby ruch kulki był jednostajny.
Do wyznaczenia lepkości cieczy musimy znać gęstość materiału kulki, która w tym ćwiczeniu wynosi:
ρk=2,413g/cm3
oraz stałą przyrządu (k)
k = (1,389±0,008)*10-3
Do wyznaczenia lepkości cieczy służy wzór:
η=τ*(ρk-ρc)*k
η-lepkość cieczy [N*s/m2]
τ-czas spadania kulki [s]
k -gęstość kulki [g/cm3]
ρc -gęstość cieczy [g/cm3]
k-stała przyrządu [N*m/kg]
Zależność lepkości cieczy od temperatury wyraża się funkcją:
η(T)=A*exp(B/T)
T-temperatura [K]
AiB-stałe charakteryzujące ciecz
Zależność gęstości cieczy od temperatury wyraża się funkcją:
ρ(t)= 1+α*(t-to)
α-współczynnik rozszerzalności objętościowej cieczy
t-temperatura [°C]
Obliczenia
1.Obliczam lepkość w danej temperaturze ze wzoru:
η=τ*(ρk-ρc)*k
| Lp. | Temperatura [°C] | Lepkość [N*s/m.2] | 
| 1 | 22 | 31,687 | 
| 2 | 25 | 28,188 | 
| 3 | 30 | 23,346 | 
| 4 | 35 | 20,444 | 
| 5 | 40 | 17,108 | 
| 6 | 45 | 14,071 | 
| 7 | 50 | 12,312 | 
2.Obliczam niepewność łączną pomiaru czasu:
ΔT= Txi2+1/3*Σ(Δix)2
Txi-odchylenie standardowe średniej
Txi= 1/n*(n-1)*Σ(x-xi)2
x-pomiar średni tśr
xi-pomiart t1 (i=1,...,3)
n-liczba pomiarów
1/3*Σ(Δix)2=1/3*[(Δ1x)2+(Δ2x)2+(Δ3x)2]
Δ1x=0,02s-niepewność systematyczna będąca elementarną podziałką
Δ2x=0,2s-niepewność związana z czasem włączenia i wyłączenia
Δ3x=0,2s-niepewność związana zzaobserwowaniem początku i końca drogi kulki
1/3*Σ(Δix)2=1/3*[(0,02)2+(0,2)2+0,2)2]=0,0268
Obliczam odchylenie standardowe średniej Txi
| Lp. | Temperatura[°C] | Txi [s] | 
| 1 | 22 | 0,27184 | 
| 2 | 25 | 0,06363 | 
| 3 | 30 | 0,04690 | 
| 4 | 35 | 0,03559 | 
| 5 | 40 | 0,03055 | 
| 6 | 45 | 0,03055 | 
| 7 | 50 | 0,06429 | 
Obliczam niepewność łącznego pomiaru czasu
| Lp. | Temperatura[°C] | ΔT [s] | 
| 1 | 22 | 0,31732 | 
| 2 | 25 | 0,17563 | 
| 3 | 30 | 0,17029 | 
| 4 | 35 | 0,16753 | 
| 5 | 40 | 0,16653 | 
| 6 | 45 | 0,16653 | 
| 7 | 50 | 0,17587 | 
3.Błąd współczynnika lepkości wyliczamy metody różniczki zupełnej
η=τ*(ρk-ρc)*k
η=|[(ρk-ρc)*k]* ΔTi|+|(Tśrk)* ρk |++|(Tśrk)* ρc |+|(Tśr)* (ρk-ρc)*Δk|
Δk=0,008*10-3-niepewność stałej przyrządu
ΔTi-niepewność łączna pomiaru czasu
Δρk=0,001*10-3 niepewność gęstości kulki
Δρc=0,001*10-3 niepewność będąca elementarną działką przyrządu
| Lp. | Temperatura[°C] | Δη [N*s/m.2] | 
| 1 | 22 | 0,8970 | 
| 2 | 25 | 0,4094 | 
| 3 | 30 | 0,5264 | 
| 4 | 35 | 0,5005 | 
| 5 | 40 | 0,4752 | 
| 6 | 45 | 0,45444 | 
| 7 | 50 | 0,46284 | 
Końcowe zestawienie wyników
| Lp. | Temperatura[°C] | Lepkość±odchyłka | 
| 1 | 22 | 31,687 ± 0,8970 | 
| 2 | 25 | 28,188 ± 0,4094 | 
| 3 | 30 | 23,346 ± 0,5264 | 
| 4 | 35 | 20,444 ± 0,5005 | 
| 5 | 40 | 17,108 ± 0,4752 | 
| 6 | 45 | 14,071 ± 0,4544 | 
| 7 | 50 | 12,312 ± 0,4628 | 
Do aproksymacji wyników pomiarowych korzystam z programu MATEX
Korzystam z hipotezy nr 5
y=a*exp (b*x)
y-współczynnik lepkości
x=1/T-odwrotność temperatury w skali Kelwina
Δy=ΔT-niepewność pomiarowa łączna lepkości
| Lp. | X | Y | ΔY | 
| 1 | 0,00339 | 31,687 | 0,8970 | 
| 2 | 0,00335 | 28,188 | 0,4094 | 
| 3 | 0,00330 | 23,346 | 0,5264 | 
| 4 | 0,00325 | 20,444 | 0,5005 | 
| 5 | 0,00319 | 17,108 | 0,4752 | 
| 6 | 0,00314 | 14,071 | 0,45444 | 
| 7 | 0,00309 | 12,312 | 0,46284 | 
Liczba iteracji - 10
a=0,045
b=1952,23
Otrzymane wyniki:
(a±δa)=(7,4792 ± 2,4675)*10-4
(b±δb)=(3,1415 ± 1,0058)*102
chi2=3,283
ndf =5
Wnioski
Pomiar lepkości cieczy wizykometrem, pozwala nam przekonać się, że opór jaki stawia ciecz maleje ze wzrostem temperatury, a co za tym idzie prędkość opadania przedmiotu zwiększa się. W ćwiczeniu tym można było zaobserwować gołym okiem jak zmniejszał się czas opadania kulki i wzrastała jej prędkość, gdy podwyższaliśmy temperaturę cieczy. Potwierdziły to badania, a wykresy dały ogólny zarys zależności. Można tu tej stwierdzić, że ciecz uległa rozrzedzeniu pod wpływem temperatury co pozwoliło na szybsze przemieszczanie się kulki a także zwiększyła swoją objętość.