Nr ćwiczenia 3	Temat: Lepkość	Data: 1999-10-20
Nr zespołu: 3 Metalurgia grupa II	Sylwia Laska Grzegorz Kołkowski	Ocena:

Wprowadzenie:

Lepkość (tarcie wewnętrzne) - opór jaki stawia ośrodek podczas ruchu jednych jego części względem drugich. Jednostką lepkości jest paskalosekunda [Pa * s].

Płynność (ciekłość) - odwrotność współczynnika lepkości dynamicznej.

Lepkość kinematyczna - stosunek współczynnika lepkości dynamicznej płynu do jego gęstości.

ν = η/ d

Jednostką lepkości kinematycznej jest [m² * s ^-1]

Wiskozymetr Ostwalda - jest przyrządem do wyznaczania lepkości metodą przepływu. Jest to aparat szklany z dwoma zbiornikami między którymi znajduje się rurka kapilarna. Ponieważ lepkość cieczy zależy od temperatury wiskozymetr umieszczamy w termostacie o przeźroczystych ściankach.

Wyrażenie na lepkość względną cieczy badanej:

η'= η_x / η₀ = (d_x * t_x) / (d₀ * t₀)

gdzie:

η' - lepkość względna

η_x - lepkość cieczy badanej

η₀ - lepkość cieczy wzorcowej

d - gęstość

t - czas

Lepkość w stopniach Englera - określa stosunek czasu wypływu z kapilary wiskozymetru Englera 200 cm³ badanej cieczy do czasu wypływu tej samej objętości wody.

Lepkość wg Englera obliczamy ze wzoru:

η_E = t_x / t_H2O

t_x - czas wypływu 200 cm³ badanej cieczy

t_H2O - czas wypływu 200 cm³ wody

Równanie Stokesa :

gdzie:

d_k - gęstość materiału kulki

d_c - gęstość cieczy badanej

g - przyspieszenie ziemskie

r - promień kulki

Do pomiaru lepkości opartej na równaniu Stokesa używa się wiskozymetru Hopplera. Lepkość wyznacza się z wyrażenia:

η= K * (d_k - d_c) * t

gdzie :

K - stała charakterystyczna dla wiskozymetru i kulki

Przy pomocy tej metody określania współczynnika lepkości cieczy przez pomiar opadania kulki można prowadzić pomiar bezwzględny.

Współczynnik lepkości oblicza się ze wzoru:

Gdzie indeks 0 określa ciecz wzorcową a indeks x ciecz badaną.

Wykonanie ćwiczenia.

1. Oznaczenie lepkości względnej roztworów gliceryny przy pomocy wiskozymetru Ostwalda. Wykonanie pomiaru:

10 cm³ wody destylowanej wlewamy do dolnego zbiorniczka lepkościomierza. Gumową gruszką zasysamy badaną ciecz do poziomu około 2 cm nad górną kreską górnego zbiorniczka. Obserwujemy opadanie cieczy i mierzymy czas przepływu cieczy między górną a dolną kreską zbiorniczka. Pomiar wykonujemy trzykrotnie i obliczamy średnią arytmetyczną. Analogicznie wykonujemy ćwiczenie dla roztworów gliceryny.

Ciecz	Czas średni [s]	η'	ηx
Woda destylowana	24
60% roztwór gliceryny	182	8,7	209,9
70% roztwór gliceryny	284	13,9	335,3
80% roztwór gliceryny	639	32,1	771,8

Wzory z jakich skorzystałem:

2. Oznaczanie lepkości względnej roztworu sacharozy za pomocą wiskozymetru Englera

Wykonanie:

Lepkościomierz Englera napełniamy 200 cm³ wodą i mierzymy czas przepływu przez wiskozymetr. Pomiar powtarzamy trzykrotnie. Analogicznie postępujemy z roztworami sacharozy.

Ciecz	Średni czas wypływu[s]	Lepkość ηE [°E]
Woda destylowana	59
20 % roztwór sacharozy	64,5	1,1
40 % roztwór sacharozy	76,7	1,3
60 % roztwór sacharozy	126,5	2,14

3. Oznaczenie lepkości oleju mineralnego za pomocą lepkościomierza Hopplera.

Wykonanie:

Lepkościomierz Hopplera napełniamy wodą. Przekręcamy normalne położenie przyrządu i mierzymy czas opadania kulki. Pomiar wykonujemy trzykrotnie dla trzech temperatur oleju.

Temperatura oleju [°K]	Średni czas opadania kulki [s]	Lepkość dynamiczna [MPa * s]
313	2,47	20,88
333	5	43,51

Opracowanie wyników :

Błąd bezwzględny Błąd względny

δ_i = X_i - X₀ δ_iw = (X_i - X₀)/X₀

Błąd bezwzględny i względny dla lepkości gliceryny:

Stężenie roztworu	Wartość mierzona lepkości	Wartość prawdziwa lepkości	Błąd bezwzględny	Błąd względny
60 %	205,3	209,9	-4,6	-0,02
		214,5	209,9	4,6	0,02
		209,9	209,9	0	0
	70 %	345,97	335,3	10,67	0,03
		328,26	335,3	-7,04	-0,02
		331,8	335,3	-3,5	-0,01
	80 %	765,8	771,8	-6	-0,008
		769,4	771,8	-1,4	-0,001
		779,1	771,8	7,3	0,009

Błąd bezwzględny i względny dla lepkości sacharozy:

Stężenie roztworu	Czas przepływu [s]	Wartość mierzona lepkości	Wartość prawdziwa lepkości	Błąd bezwzględny	Błąd względny
20 % roztwór sacharozy	65,5	1,11	1,1	0,01	0,009
		64,0	1,08	1,1	-0,02	-0,018
		64,4	1,09	1,1	-0,01	-0,009
	40 % roztwór sacharozy	78	1,32	1,3	0,02	0,015
		76	1,29	1,3	-0,01	-0,0077
		76,5	1,30	1,3	0	0
	60 % roztwór sacharozy	126,5	2,14	2,14	0	0
		126	2,13	2,14	-0,01	-0,0047
		127	2,15	2,14	0,01	0,0047

Błąd bezwzględny i względny dla lepkości oleju mineralnego:

K - stała kulki K = 1,1974 MPa * cm³/g

d_K - gęstość kulki d_k = 8,146 g/cm³

d_O - gęstość oleju d_O = 0,879 g/cm³

Temperatura [K]	Czas przepływu [s]	Wartość mierzona lepkości	Wartość prawdziwa lepkości	Błąd bezwzględny	Błąd względny
313	5	43,51	43,51	0	0
		5,1	44,38	43,51	0,87	0,02
		4,9	42,64	43,51	-0,87	-0,02
	333	2,6	22,62	21,75	0,87	0,04
		2,4	20,88	21,75	0	0
		2,5	21,75	21,75	-0,87	-0,04

Wnioski:

Wartość lepkości zależy od temperatury. Ciecze wykazują wzrost lepkości wraz ze wzrostem temperatury.

5

---