17.11.2010 |
Mateusz Kaniewski Marcin Górski |
Gr.V
|
Ćwiczenie 7 |
Lepkość |
|
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zależności lepkości cieczy od temperatury.
Wykonanie ćwiczenia:
1. Do rury pomiarowej wiskozymetru (wypoziomowanego i podłączonego do termostatu), wlaliśmy 50% roztwór gliceryny oraz umieściliśmy w niej odpowiednią kulkę. Termometr kontaktowy termostatu ustawiliśmy na żądaną temperaturę (kolejno: 25, 30, 35 i 40 oC).
2. Oznaczyliśmy gęstości 50% roztworu gliceryny w poszczególnych temperaturach. W tym celu zważyliśmy (na wadze analitycznej) pusty (dokładnie wysuszony) oraz napełniony wodą destylowaną piknometr, po czym wlaliśmy do piknometru 50% roztwór gliceryny (ten, którym wypełniona była rura pomiarowa wiskozymetru). Tak przygotowany piknometr umieściliśmy w termostacie i, po podgrzaniu 50% roztworu gliceryny do temperatury pomiaru (obserwowaliśmy wskazania termometru zanurzonego w piknometrze), ważyliśmy piknometr.
3. Wykonaliśmy pomiar czasu opadania kulki między zaznaczonymi na rurze pomiarowej kreskami. W tym celu, po osiągnięciu przez 50% roztwór gliceryny w wiskozymetrze zadanej temperatury pomiaru (25 oC), odwracaliśmy wiskozymetr o 180o, po przemieszczeniu się kulki „na górę” wracaliśmy do pierwotnego położenia wiskozymetru i mierzyliśmy stoperem czas opadania kulki. Każdy pomiar powtarzaliśmy 3 - 4 razy i obliczaliśmy średni czas opadania kulki.
4. Po dokonaniu w temp. 25 oC pomiarów czasu opadania kulki i masy 50% roztworu gliceryny, nastawialiśmy termometr kontaktowy termostatu na kolejną temperaturę i powtarzaliśmy wszystkie dotychczasowe czynności. Pomiary wykonaliśmy we wszystkich wskazanych temperaturach (30, 35, 40oC).
II. Wyniki pomiarów:
T [oC] |
Czas opadania kulki [s] |
Średni czas opadania kulki[s] |
T [oC] |
Masa 50% roztworu gliceryny [g] |
Masa piknometru z 50% roztworem gliceryny [g] |
||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
24,8 |
60 |
59 |
59 |
59,3 |
26 |
60,7516 |
94,7411 |
30,4 |
52 |
51 |
50 |
51,0 |
29 |
60,6191 |
94,6086 |
34,7 |
45 |
43 |
43 |
43,7 |
34 |
60,5113 |
94,5008 |
39,6 |
39 |
37 |
37 |
37,7 |
39 |
60,3400 |
94,3295 |
Tabela 1.
T [K] |
|
d2 [g cm-3] |
d1 - d2 [g cm-3] |
η [cP] |
log η
|
297,95 |
0,003356 |
1,1165 |
1,1115 |
4,918 |
0,692 |
303,55 |
0,003294 |
1,1132 |
1,1148 |
4,240 |
0,627 |
307,85 |
0,003248 |
1,1094 |
1,1186 |
3,642 |
0,561 |
312,75 |
0,003197 |
1,1043 |
1,1237 |
3,156 |
0,499 |
Tabela. 2.
III. Opracowanie wyników:
Obliczanie gęstości roztworu w poszczególnych temperaturach wg wzoru:
d = 
d0
gdzie: go - masa pustego piknometru,
g1 - masa piknometru z wodą destylowaną (88,2255 [g]),
g2 - masa piknometru z gliceryną,
do - gęstość wody w temperaturze pomiaru.
Gęstość wody przy danej T pomiaru [g cm-3] |
T [oC] |
0,9968 |
26 |
0,9959 |
29 |
0,9944 |
34 |
0,9926 |
39 |
Tabela. 3.
Na podstawie danych z Tabeli 1 i 3 obliczamy odp. gęstości:
d26= 1,1165 [g * cm-3]
d29= 1,1132 [g * cm-3]
d34= 1,1094 [g * cm-3]
d39= 1,1043 [g * cm-3]
Obliczanie lepkość (metodą Stockesa) ze wzoru:
η = t (d1 - d2) K
gdzie: η - lepkość dynamiczna, [cP],
t - czas opadania kulki [s],
d1 - gęstość kulki [g cm-3],
d2 - gęstość roztworu badanego (50% roztworu gliceryny) [g cm-3],
K - stała, zależna od rodzaju kulki.
Parametry kulki szklanej: masa - 4,4575 g,
gęstość kulki - 2,228 g cm-3,
stała K - 0,074568.
Wyniki zamieszczono w Tabeli 2.
Metodą najmniejszych kwadratów obliczanie parametry prostej log η = f(1/T), a stąd stałe równania Ahreniusa-Guzmana (dokonuje tego przy pomocy programu Excel, zamieszczam tylko wyniki)
η = A e
log η = B * T-1 * log e + log A
obliczam parametry A i B dzięki danym z Tabeli 2.
Na podstawie równania prostej (y = ax + b) stwierdzam, że:
y - log η,
a - B
x - T-1 * log e
b - log A
Wyniki regresji liniowej dokonanej w programie Excel:
a = 11250,48
b = -32,85
błąd a = 412
błąd b = 1,35
Parametry A i B są odpowiednio równe:
B = a = 11250,48
A = 10b = 1,42 * 10 -33
Określanie „energii aktywacji” lepkości przez mnożenie stałą B przez R = 8,31 [J/K*mol]:
Eaktywacji = B * R = 93542,2 [J/mol]
IV. Cześć graficzna:
V. Wnioski:
Wyliczyliśmy odpowiednie gęstości 50% roztworu gliceryny, z tym że zapomnieliśmy ważyć piknometr z woda destylowaną w każdej z podanych temperatur. Lepkość, parametry A i B oraz Eaktywacji też obliczyliśmy.
Gęstość roztworu, oraz lepkość wraz ze wzrostem temperatury maleje.
Wyszukiwarka