Lakiernik_714[03]_L1.03

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Układ jednostek SI

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Błędy pomiaru

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Klasa dokładności, wzorcowanie i legalizacja przyrządów

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Pomiary gęstości i lepkości cieczy

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Pomiary roztarcia, przemiału, twardości, tłoczności i elastyczności

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

4.6. Pomiary poziomu cieczy i natężenia przepływu

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

4.7. Ruch laminarny i burzliwy. Przepływomierze i rotametry

4.7.1. Materiał nauczania

4.7.2. Pytania sprawdzające

4.7.3. Ćwiczenia

4.7.4. Sprawdzian postępów

4.8. Pomiary ciśnienia i temperatury

4.8.1. Materiał nauczania

4.8.2. Pytania sprawdzające

4.8.3. Ćwiczenia

4.8.4. Sprawdzian postępów

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9. Pomiar składu i wilgotności powietrza

4.9.1. Materiał nauczania

4.9.2. Pytania sprawdzające

4.9.3. Ćwiczenia

4.9.4. Sprawdzian postępów

4.10. Higrometry i psychrometry

4.10.1. Materiał nauczania

4.10.2. Pytania sprawdzające

4.10.3. Ćwiczenia

4.10.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik niniejszy będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy przy wykonywaniu

podstawowych pomiarów laboratoryjnych.

W poradniku zamieszczono:

–

wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiadomości, które
powinieneś mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej,

–

cele kształcenia jednostki modułowej,

–

materiał nauczania (rozdział 4) umożliwiających samodzielne przygotowanie się do
wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów.

Jest to „pigułka” wiadomości

teoretycznych niezbędnych do opanowania treści jednostki modułowej. Rozdział ten
zawiera także:

–

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,

–

ćwiczenia, opis ich wykonania wraz z wykazem materiałów, narzędzi i sprzętu,

–

sprawdzian postępów pozwalający ocenić stopień opanowania materiału,

–

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań i pytań. Pozytywny wynik sprawdzianu
potwierdzi, że dobrze pracowałeś podczas zajęć i że zdobyłeś umiejętności z zakresu tej
jednostki modułowej,

–

literaturę uzupełniającą.

Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub

instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.

Po przerobieniu materiału spróbuj zaliczyć sprawdzian z zakresu jednostki modułowej.

Jednostka modułowa: „Wykonywanie pomiarów laboratoryjnych”, której treści teraz

poznasz jest jednym z modułów koniecznych do zapoznania się z procesem wytwarzania
pokryć i powłok lakierniczych.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminy, przepisy bezpieczeństwa

i higieny pracy oraz instrukcje przeciwpożarowe, wynikające z rodzaju wykonywanych prac.
Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

wykonać prace laboratoryjne zgodnie z obowiązującymi przepisami bhp, ochrony
przeciwpożarowej i ochrony środowiska,

–

obliczyć błędy pomiarów laboratoryjnych (względnie i bezwzględne),

–

posłużyć się sprzętem i materiałami w pracy laboratoryjnej,

–

zmierzyć podstawowe wielkości fizykochemiczne cieczy: gęstość, lepkość, lotność,
napięcie powierzchniowe,

–

zmierzyć wilgotność powietrza za pomocą higrometrów,

–

zbadać wpływ środków powierzchniowo czynnych na napięcie powierzchniowe cieczy,

–

utwardzić żywice termoutwardzalne,

–

wykonać pomiar poziomu cieczy i natężenia przepływu,

–

zmierzyć ciśnienie za pomocą różnych manometrów,

–

zmierzyć temperaturę za pomocą różnych termometrów,

–

wykonać pomiary właściwości fizykochemicznych materiałów (lepkość, roztarcie,
twardość, udarność, tłoczność, elastyczność),

–

zmierzyć pH roztworów,

–

zastosować wagi analityczne i techniczne w analizie wagowej,

–

zakonserwować i przechować przyrządy kontrolno – pomiarowe i sprzęt laboratoryjny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Układ jednostek SI

4.1.1. Materiał nauczania

W roku 1960 na XI Generalnej Konferencji Miar przyjęto Międzynarodowy Układ

Jednostek, zwany od pierwszych liter w języku francuskim SI [1, s.35-46].
Poszczególne państwa (w tym Polska od 1966 roku) stopniowo przyjmują ten układ jednostek
za obowiązujący.

Układ SI zawiera:

a) 7 jednostek podstawowych:

−

metr (m) - podstawowa jednostka długości,

−

kilogram (kg) - podstawowa jednostka masy,

−

sekunda (s) - podstawowa jednostka czasu,

−

amper (A) - podstawowa jednostka natężenia prądu elektrycznego,

−

kelwin (K) - podstawowa jednostka temperatury,

−

mol (mol) - podstawowa jednostka liczności materii,

−

kandela (cd) - podstawowa jednostka natężenia światła.

b) 2 jednostki uzupełniające:

−

radian (rad) - jednostka miary kąta płaskiego,

−

steradian (sr) - jednostka miary kąta bryłowego.

c) jednostki pochodne, spójne z jednostkami podstawowymi i uzupełniającymi,
d) przedrostki SI.

Konferencja Generalna Miar i Wag postanowiła w październiku 1995 zlikwidować

odrębną klasę jednostek uzupełniających i włączyć je do klasy jednostek pochodnych.

W układzie SI jednostkę większą i mniejszą od przyjętej (pochodną) tworzy się poprzez

dodanie przed jej nazwą odpowiedniego przedrostka.
Przedrostki te przedstawione są w tabeli 1.

Ujednolicenie stosowanych jednostek do określania poszczególnych wielkości

fizykochemicznych ułatwia porozumiewanie się osobom z różnych dziedzin nauki i techniki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 1. Przedrostki jednostek fizycznych układu SI

PRZEDROSTKI JEDNOSTEK FIZYCZNYCH UKŁADU SI
NAZWA

PRZEDROSTEK

MNOŻNIK

NAZWA MNOŻNIKA

jotta

Kwadrylion

zetta

Tryliard

eksa

Trylion

peta

Biliard

tera

Bilion

giga

Miliard

mega

Milion

kilo

Tysiąc

hekto

Sto

deka

Dziesięć

decy

-1

jedna dziesiąta

centy

-2

jedna setna

mili

-3

jedna tysięczna

mikro

-6

jedna milionowa

nano

-9

jedna miliardowa

piko

-12

jedna bilionowa

femto

-15

jedna biliardowa

atto

-18

jedna trylionowa

zepto

-21

jedna tryliardowa

jokto

-24

jedna kwadrylionowa

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Kiedy przyjęto Międzynarodowy Układ Jednostek SI?
2.  Ile jednostek podstawowych zawiera układ SI?
3.  Ile jednostek uzupełniających zawiera układ SI?
4.  Jakie jednostki oprócz podstawowych i uzupełniających zawarte są w układzie SI?
5.  W jaki sposób tworzy się w układzie SI jednostki mniejsze i większe od podstawowych?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zapisz liczbowo i podaj jednostkę układu SI dla następujących wielkości:

–  piętnaście nanosekund,
–  dwadzieścia siedem pikogram,
–  czterdzieści jeden gigaamper,
–  dwanaście decymetrów,
–  jedenaście

petasekund.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy,
2) zapisać podane wielkości liczbowo i dodać do każdej symbol jednostki,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3) przedstawić wyniki wykonanego ćwiczenia,
4) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

– zeszyt przedmiotowy i długopis,
– literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować układ jednostek SI?

2) podać jednostki podstawowe układu SI?

3) podać jednostki uzupełniające układu SI?

4) zapisać liczbowo i podać symbol zadanej wielkości zgodnie z układem

jednostek SI?

5) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Błędy pomiaru

4.2.1. Materiał nauczania

Pomiar, czyli mierzenie, polega na porównywaniu dowolnej wielkości fizycznej mierzonej

z wielkością tego samego rodzaju, przyjętą za jednostkę miary.
Tak na przykład:
mierząc średnicę stołu, porównujemy ją z długością przyjętą za jednostkę (jest nią w tym
przypadku jeden metr). Jednym z przyrządów do mierzenia długości jest linijka.

Pomiary, które wykonujemy, nie są nigdy dokładne. Dokładność zależy od użytego

przyrządu  pomiarowego.  Analiza  pomiarów,  a  więc  i  rachunek  błędu  są  nieodłączną  częścią
każdego  pomiaru  laboratoryjnego,  gdyż  pozwalają  zrozumieć  istotę  błędu,  jak  również
uświadamiają, że dane ćwiczenie zostało wykonane mniej lub bardziej dokładnie.

Nie można przy każdym pomiarze ściśle i bezwzględnie określić wartości danej wielkości.

Zawsze występuje jakiś błąd pomiarowy. Jego wartość zależy od:

−

większej lub mniejszej wprawy mierzącego,

−

dokładności użytych przyrządów,

−

dokładności metody pomiarowej.

Ze względu na dokładność metod pomiaru błędy pomiarów możemy podzielić na

bezwzględne  i  względne.  Błąd  bezwzględny  to  popełniany  przy  danym  pomiarze  błąd
rzeczywisty.  Jest  on  wyrażany  w  jednostkach  wielkości  mierzonej.  Jest  on  różnicą  pomiędzy
wartością rzeczywistą, a wartością otrzymaną przy danym pomiarze.
Wartość  błędu  bezwzględnego  można  oszacować  na  podstawie  dokładności  użytych
mierników, np.:

−

pomiar długości przymiarem milimetrowym daje błąd rzędu 1mm - DX = 1mm,

−

pomiar długości noniuszem daje błąd rzędu 0,1 mm - DX = 0,1 mm,

−

pomiar długości mikrometrem daje błąd rzędu 0,01 mm - DX= 0,01 mm.

Jednak podanie i określenie błędu bezwzględnego nie mówi jeszcze o dokładności
przeprowadzonego pomiaru.

Błędem względnym nazywa się stosunek błędu bezwzględnego do średniej wartości

mierzonej i najczęściej wyraża się go w procentach [1, s. 7-11].
Przykład:
Zmierzono  przymiarem  milimetrowym  długość  deski  l  =  500  mm  oraz  grubość  d  =  5mm.
W  przypadku  pomiaru  długości  deski  pomylono  się  o  +/-  1mm  na  500  mm,  w  przypadku
grubości  pomylono  się  również  o  1  mm  na  5  mm.  Pierwszy  pomiar  jest  więc  dokładniejszy.
Oblicz błąd względny długości i grubości deski.
B

śr

x 100%

Błąd względny długości:
B

= 1/500 x 100%= 0,2%

Błąd względny grubości:
B

= 1/5 x 100%= 20%

Poprzez analizę błędów możemy rozróżnić trzy rodzaje popełnianych błędów:

−

systematyczne - powtarzane systematycznie przy pomiarach jakiejś wielkości fizycznej;
wynikają one ze źle wyskalowanego przyrządu pomiarowego, lub wytarowanej wagi,
przesuniętej skali na przyrządzie pomiarowym itp.,

−

przypadkowe - spowodowane chwilowymi odchyleniami,

−

grube - spowodowane pomyłkami obserwatora przy odczycie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przy wykonywaniu wszelkich pomiarów należy zawsze wskazać zakres pomiarowy

przyrządu, którym pomiar jest wykonywany i klasę jego dokładności.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jak można zdefiniować pojęcie: pomiar?
2.  Od czego zależy błąd pomiaru?
3.  Jak zdefiniujesz błąd względny?
4.  Jak zdefiniujesz błąd bezwzględny?
5.  Jak zdefiniujesz błąd systematyczny?
6.  Co to jest błąd przypadkowy?
7.  Co to jest błąd gruby?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zmierzono przymiarem milimetrowym długość sznura l= 200 mm oraz średnicę d=15mm.

W przypadku pomiaru długości sznura pomylono się o +/- 1mm na 200 mm, natomiast
w przypadku średnicy pomylono się również o 1 mm na 15 mm. Pierwszy pomiar jest więc
dokładniejszy. Oblicz błąd względny długości i grubości deski.
B

śr

x 100%

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy,
2)  obliczyć błąd względny pomiaru długości,
3)  obliczyć błąd względny pomiaru średnicy,
4)  zapisać wyniki swojej pracy,
5)  zaprezentować wyniki swojej pracy,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt przedmiotowy i długopis,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zorganizować stanowisko do wykonania ćwiczeń?

2) zdefiniować pojęcia: błąd względny i bezwzględny?

3) zdefiniować pojęcia: błąd systematyczny, przypadkowy, gruby?

4) obliczyć błąd względny?

5) obliczyć błąd bezwzględny?

6) znając wartość błędu względnego dwóch pomiarów zdefiniować, który

z pomiarów jest dokładniejszy?

7) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Klasa dokładności, wzorcowanie i legalizacja przyrządów

4.3.1. Materiał nauczania

Każde urządzenie pomiarowe charakteryzowane jest tak zwaną klasą dokładności

przyrządu.  Klasa  dokładności  stanowi  cechę  jakościową  tego  przyrządu  i  świadczy
o spełnieniu przez przyrząd konkretnych wymagań. Klasa dokładności przyrządów jest na tyle
ważną właściwością, że dla poszczególnych grup przyrządów stworzono ustawy regulujące ich
klasy  dokładności.  Klasa  przyrządu  pomiarowego  określa  wartość  błędu  maksymalnego,  jaki
może wystąpić podczas wykonywanego pomiaru. Klasa dokładności najczęściej podawana jest
jako  zakres  możliwych  odchyleń:  in  +  i  in  -,  na  przykład  klasy  stosowanych  w lakiernictwie
grubościomierzy zwykle mieszczą się w zakresie plus / minus 3%.

Zasady legalizacji przyrządów reguluje ustawa z dnia 11 maja 200 r. – Prawo o miarach

(Dziennik Ustaw nr 63 ze zmianami).
Ustawa  reguluje  zagadnienia  legalnych  jednostek  miar,  prawnej  kontroli  metrologicznej
przyrządów  pomiarowych,  kompetencji  i  zadań  organów  administracji  rządowej  właściwych
w sprawach  miar.  Według  ustawy  wzorzec  jednostki  miary  jest  to  przyrząd  pomiarowy
przeznaczony  do  zdefiniowania,  zrealizowania,  zachowania  lub  odtwarzania  jednostki  miary.
Wymagania  metrologiczne  są  to  zasadnicze  i  szczegółowe  wymagania,  którym  musi
odpowiadać  przyrząd  pomiarowy.  Legalizacja  to  sprawdzenie,  stwierdzenie  i  oświadczenie
dowodem  legalizacji,  że  przyrząd  pomiarowy spełnia wymagania metrologiczne  określone we
właściwych przepisach. Legalizację można podzielić na:
-

pierwotną: legalizację przyrządu pomiarowego po raz pierwszy po wyprodukowaniu
przed wprowadzeniem do obrotu lub użytkowania,

ponowną: każdą kolejną legalizację przyrządu pomiarowego,

jednostkową: legalizację pierwotną przyrządu pomiarowego w wykonaniu jednostkowym,
skonstruowanego dla określonego, szczególnego zastosowania.

Ta  sama  ustawa  reguluje  definicje  dotyczące  wzorcowania  przyrządów.  W  myśl  ustawy
wzorcowanie  to  wszystkie  czynności  ustalające  relację  między  wartościami  wielkości
mierzonej  wskazanymi  przez  przyrząd  pomiarowy,  a  odpowiednimi  wartościami  wielkości
fizycznych, realizowanym przez wzorzec jednostki miary.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jak zdefiniujesz pojęcie: klasa dokładności?
2.  Czy klasy dokładności są regulowane aktami prawnymi?
3.  Co to jest legalizacja pierwotna?
4.  Co to jest legalizacja ponowna?
5.  Co to jest legalizacja jednostkowa?
6.  Jak zdefiniujesz pojęcie: wzorcowanie?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj badanie pomiaru temperatury wody z wodociągu za pomocą termometru

cieczowego, manometrycznego, bimetalicznego, termoelektrycznego i oporowego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy,
2) przygotować termometr cieczowy, manometryczny, bimetaliczny, termoelektryczny

i oporowy wraz z instrukcjami,

3) dokonać pomiaru temperatury wody z wodociągu za pomocą termometru cieczowego,

manometrycznego, bimetalicznego, termoelektrycznego i oporowego,

4)  zapisać wyniki swojej pracy,
5)  zaprezentować efekty swojej pracy,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt przedmiotowy i długopis,

–

termometry: cieczowy, manometryczny, bimetaliczny, termoelektryczny, oporowy wraz
z instrukcjami,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Wykonaj ważenie próbki za pomocą wagi analitycznej i wagi technicznej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  przygotować wagę analityczną i domową,
3)  przygotować próbkę do ważenia, np. wypełnione piaskiem pudełko zapałek,
4)  wykonać ważenie próbki na wadze analitycznej i technicznej,
5)  zapisać wyniki swojej pracy,
6)  zaprezentować efekty swojej pracy,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt przedmiotowy,

–

waga analityczna i techniczna,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.3.4 Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) Określ klasę dokładności?

2) Zidentyfikuj legalizacje pierwotną?

3) Zidentyfikuj legalizacje ponowną?

4) Zidentyfikuj legalizacje jednostkową?

5) Określ wzorcowanie?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Pomiary gęstości i lepkości cieczy

4.4.1. Materiał nauczania

Gęstość jest stosunkiem masy ciała do jego objętości. Służy do porównywania ciężarów

różnych materiałów. Wiemy na przykład, że sześcienna kostka stalowa o krawędzi 1cm jest
cięższa od takiej samej kostki styropianowej. Świadczy to o tym, że stal ma znacznie większą
gęstość od styropianu.

Istnieje kilka jednostek gęstości:

−

międzynarodowa jednostka gęstości - kg/m

−

dla ciał stałych i cieczy – g/cm

−

dla gazów – g/dm

Gęstość można wyrazić wzorem d= m/v lub ρ = m/v.
Oznacza to, że gęstość = masa podzielona przez objętość danej substancji.

Na przykład:
Oblicz gęstość drewna, z którego wykonano przedmiot o masie 30gram i objętości 50cm

Dane:
m= 30g
v= 50 cm

Szukane:
d= ?

d= m/v
d= 30/50 [g/ cm

]

d= 0,6 g/ cm

Odpowiedź: Przedmiot wykonany z drewna ma gęstość równą 0,6g/ cm

Warto zapamiętać wartości gęstości podstawowych substancji:

−

wody, której gęstość jest równa 1g/cm

−

powietrza, którego gęstość jest równa 1,29 g/ dm

Przyrządem służącym do bezpośredniego pomiaru gęstości cieczy jest aerometr. Jest to

wąska rurka z podziałką, zakończona zbiorniczkiem obciążającym (najczęściej wypełnionym
śrutem). Na podziałce aerometru odczytujemy gęstość badanej cieczy.
Istnieje wiele innych sposobów na badanie gęstości cieczy, ale ten jest najłatwiejszy.

Istnienie sił spójności między cząsteczkami cieczy powoduje, że przesuwanie się jednych

warstw  cieczy  względem  drugich  natrafia  na  pewien  opór,  który  nazywa  się  tarciem
wewnętrznym  lub  lepkością.  Mało  ruchliwe  płyny  charakteryzujące  się  dużą  lepkością
(np. gliceryna) to substancje o dużym tarciu wewnętrznym.
Współczynnikiem lepkości jest ŋ. Lepkość z reguły maleje wraz z temperaturą.
Do  pomiaru  lepkości  cieczy  używa  się  lepkościomierzy,  wiskozymetrów  kapilarnych  lub
metodę Stokesa.

Jednym z częściej stosowanych przyrządów do badania lepkości jest wiskozymetr

rotacyjny. Pozwala on na oznaczanie lepkości farb tiksotropowych i past.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Najczęściej  stosowana  metoda  badania  lepkości  stosowana  w  lakiernictwie  opiera  się  na
mierzeniu  czasu  wypływu  w  sekundach  materiału  lakierniczego  z  pojemnika  (kubka).  Kubki
mogą  być  trzymane  w  ręku  lub  umieszczane  na  stojakach.  Zawsze  przy  podawaniu  lepkości
należy podać rodzaj kubka w jakim ta lepkość była mierzona  (np. kubek Forda nr 4).

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Czy potrafisz zdefiniować pojęcie gęstości?
2.  Jaka jest jednostka gęstości w układzie SI?
3.  Jakie pochodne jednostki gęstości stosuje się najczęściej do ciał stałych i cieczy?
4.  Jakie pochodne jednostki gęstości stosuje się najczęściej do gazów?
5.  Jaka jest definicja lepkości?
6.  Jakie rodzaje przyrządów są używane do pomiaru lepkości?
7.  Jakie przyrządy do pomiaru lepkości używane są najczęściej w lakiernictwie?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zmierz lepkość lakieru bezbarwnego do podłóg kubkiem Forda nr 4.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy,
2)  przygotować kubek Forda nr 4,
3)  przygotować 100 cm

lakieru bezbarwnego do podłóg,

4)  przygotować stoper,
5)  napełnić kubek Forda lakierem,
6)  zmierzyć czas wypływu zgodnie z instrukcją,
7)  zaprezentować efekty swojej pracy,
8)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kubek Forda nr 4 w zestawie ze stojakiem,

–

100 cm

bezbarwnego lakieru do podłóg,

–

instrukcja wykonywania pomiaru lepkości kubkiem Forda,

–

stoper,

–

zeszyt przedmiotowy i długopis,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Zmierz gęstość oleju roślinnego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy,
2) przygotować 100 cm

oleju roślinnego,

3) zważyć na wadze analitycznej odmierzony olej roślinny,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4)  ze wzoru na gęstość obliczyć gęstość oleju roślinnego,
5)  zaprezentować efekty swojej pracy,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

cylinder miarowy o objętości 100 cm

–

100 cm

oleju roślinnego,

–

waga analityczna,

–

zeszyt przedmiotowy i długopis,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Oznacz pH roztworu z wykorzystaniem fenoloftaleiny.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy,
2) przygotować po 10 cm

soku z cytryny, czystej wody i wody wapiennej,

3)  przygotować fenoloftaleinę,
4)  oznaczyć pH roztworów za pomocą fenoloftaleiny,
5)  zapisać wyniki swojej pracy,
6)  zaprezentować efekty swojej pracy,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

3 cylindry miarowe o objętości 10 cm

–

po 10 cm

czystej wody, soku z cytryny i wody wapiennej,

–

fenoloftaleina,

–

zeszyt przedmiotowy i długopis,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zorganizować stanowisko do wykonania ćwiczeń?

2) zdefiniować pojęcia: gęstość i lepkość?

3) obliczyć gęstość substancji?

4) znaleźć metodę mierzenia lepkości?

5) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Pomiary roztarcia, przemiału, twardości, tłoczności

i elastyczności

4.5.1. Materiał nauczania

Oznaczenie pomiaru roztarcia może być wykonywane różnymi typami urządzeń.

Urządzenia  te  najczęściej  zbudowane  są  w  kształcie  klinowej  rynny  pomiarowej.  Oznaczenie
wykonuje  się  poprzez  nałożenie  badanej  farby  w  najgłębsze  miejsca  czarno-  białej  klinowej
rynny  pomiarowej.  Następnie  przy  pomocy  specjalnego  noża  wygładzającego  przeciąga  się
farbę  wzdłuż  rynny.  Stopień  roztarcia  pigmentu  w  farbie  określa  miejsce,  w  którym
powierzchnia  mokrej  warstwy  została  zaburzona  przez  wystające  nad  tę  powierzchnię  ziarno
pigmentu. Głębokość rynny pomiarowej w tym miejscu odczytuje się ze skali.
Pomiar przemiału.

Rozdrabnianiem nazywamy proces zmniejszania rozmiarów grubszych brył stałych. Proces

rozdrabniania  brył  drobnych  nazywamy  mieleniem.  Do  przeprowadzenia  procesów  mielenia
używa  się  różnej  konstrukcji  młynów.  Pracują  one  na  zasadach  ścierania  materiału  lub  na
zasadzie  jednoczesnego  działania  sił  udarowych  i  ścierających.    Podstawowe  typy  młynów
stosowanych w produkcji chemicznej to:

−

młyny tarczowe,

−

młyny kulowo – siatkowe.

Zmielony materiał oddziela się poprzez przesypanie przez odpowiednie sito. Materiał
charakteryzujący się właściwym stopniem rozdrobnienia przejdzie przez sito, a ten jeszcze nie
rozdrobniony zostanie zawrócony do mielenia.
Stopień rozdrobnienia poprzez mielenie czyli tzw. przemiał jest badany poprzez przesypywanie
przez sita o wymaganej wielkości oczek.

Powszechnie stosowaną metodą oznaczania twardości powłoki lakierowej jest metoda

Wolff  –  Wilborn  [8,  s.  18-19].  Zalecenia  tej  metody  są  identyczne  z  metodą  ołówkową
pomiaru  twardości  wg  normy  BN-78/6110-03.  Zalecenia  tej  normy  są  zgodne  również
z normą w projekcie PRPN-ISO 15184  i z zaleceniami literaturowymi. Zasada metody polega
na rysowaniu badanej powłoki ołówkiem o stopniowanej twardości wybraniu ze zbioru dwóch
kolejno  po  sobie  następujących  ołówków,  z  których  bardziej  miękki  pozostawia  na  powłoce

ślad grafitu a twardszy pozostawia widoczne na powłoce wgłębienie.

Do badania tłoczności stosuje się metodę opisaną w normie PN-EN ISO 1520. W normie

tej opisano empiryczną metodę oceny odporności powłoki z farby, lakieru lub podobnego
produktu na tworzenie się pęknięć i / lub odstawanie od podłoża poddawanej stopniowo
wzrastającemu odkształcaniu przez tłoczenie w znormalizowanych warunkach.

Elastyczność inaczej giętkość powłoki lakierowej to zdolność powłoki do ulegania łącznie

z podłożem odkształceniom zginającym bez wystąpienia pęknięć, utraty przyczepności
i odczepienia się od podłoża. Normą do badania elastyczności powłok lakierowych jest
np. norma o symbolu PN – 76/C- 81528.

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jak wykonywane jest badanie roztarcia materiału lakierniczego?
2.  W jaki sposób rozdrabnia się materiały stałe w przemyśle chemicznym?
3.  Jak bada się twardość powłok lakierowych?
4.  Co to jest elastyczność materiału?
5.  Jaka normę wykorzystuje się do badania tłoczności wyrobów lakierowych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj badanie stopnia roztarcia farby gruntowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy,
2)  przygotować grindometr do badania stopnia roztarcia,
3)  przygotować 100 cm

farby gruntowej,

4)  przygotować instrukcję (normę) do badania stopnia roztarcia za pomocą grindometru,
5)  wykonać badanie stopnia roztarcia,
6)  zapisać wyniki swojej pracy,
7)  zaprezentować wyniki swojej pracy,
8)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

grindometr,

–

norma opisująca badanie stopnia roztarcia za pomocą grindometru,

–

100 cm

farby gruntowej,

–

zeszyt przedmiotowy,

–

długopis,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Wykonaj badanie twardości powłoki lakierowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy,
2)  przygotować element, na którym chcesz zmierzyć twardości powłoki lakierowej,
3)  wybrać normę, wg której możesz wykonać badanie,
4)  przygotować przyrząd Ericksona do pomiaru twardości powłoki lakierowej,
5)  przygotować normę, wg której możesz wykonać badanie twardości powłoki lakierowej,
6)  wykonać badanie twardości zgodnie z zaleceniami normy,
7)  zapisać wyniki swojej pracy,
8)  zaprezentować wyniki swojej pracy,
9)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  element z powłoką lakierową,
–  przyrząd Ericksona do mierzenia twardości powłoki lakierowej,
–  zeszyt przedmiotowy i długopis,
–  norma opisująca metodę mierzenia twardości,
–  literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Wykonaj badanie elastyczności powłoki lakierowej zgodnie z normą PN – 76/C- 81528.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy,
2)  przygotować element, na którym chcesz zmierzyć elastyczność powłoki lakierowej,
3)  przygotować normę PN – 76/C- 81528,
4)  przygotować przyrząd do pomiaru elastyczności powłoki lakierowej,
5)  przygotować normę, wg której wykonasz badanie elastyczności powłoki lakierowej,
6)  wykonać badanie elastyczności zgodnie z zaleceniami normy,
7)  zapisać wyniki swojej pracy,
8)  zaprezentować wyniki swojej pracy,
9)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  element z powłoką lakierową,
–  przyrząd do mierzenia elastyczności powłoki lakierowej,
–  zeszyt przedmiotowy i długopis,
–  norma PN – 76/C- 81528,
–  literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Wykonaj badanie tłoczności powłoki lakierowej zgodnie z normą PN-EN ISO 1520.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy,
2)  przygotować element, na którym chcesz zmierzyć tłoczność powłoki lakierowej,
3)  przygotować normę PN-EN ISO 1520,
4)  przygotować przyrząd do pomiaru tłoczności powłoki lakierowej,
5)  wykonać badanie tłoczności zgodnie z zaleceniami normy,
6)  zapisać wyniki swojej pracy,
7)  zaprezentować wyniki swojej pracy,
8)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  element z powłoką lakierową,
–  przyrząd do mierzenia tłoczności powłoki lakierowej,
–  zeszyt przedmiotowy i długopis,
–  norma PN-EN ISO 1520,
–  literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 5

Wykonaj badanie udarności powłoki lakierowej zgodnie z normą PN EN 10045-1:994.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy,
2)  przygotować element, na którym chcesz zmierzyć udarność powłoki lakierowej,
3)  przygotować normę PN EN 10045-1:994,
4)  przygotować przyrząd do pomiaru udarności powłoki lakierowej,
5)  wykonać badanie udarności zgodnie z zaleceniami normy,
6)  zapisać wyniki swojej pracy,
7)  zaprezentować wyniki swojej pracy,
8)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  element z powłoką lakierową,
–  przyrząd do mierzenia udarności powłoki lakierowej,
–  zeszyt przedmiotowy i długopis,
–  norma PN EN 10045-1:994,
–  literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować stopień roztarcia?

2) określ twardość?

3) określ tłoczność?

4) określ elastyczność?

5) przeprowadzić badanie stopnia roztarcia?

6) przeprowadzić badanie twardości powłoki lakierowej?

7) opisać pomiar badania udarności?

8) opisać badanie elastyczności?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6. Pomiary poziomu cieczy i natężenia przepływu

4.6.1. Materiał nauczania

Ciecze nie mają własnego kształtu i przyjmują kształt naczynia, w którym się znajdują.

Mają natomiast własną objętość.
Ciecze są praktycznie nieściśliwe i bardzo trudno zmienić ich objętość.
Cząsteczki substancji w cieczy są powiązane siłami sięgającymi kilku cząsteczek. Dzięki temu
ciecze  mają  stosunkowo  dużą  sprężystość  objętości  i  tym  samym  mały  współczynnik
ściśliwości.  Siły  przyciągania  międzycząsteczkowego  w  cieczach  są  jednak  zbyt  małe  dla
zapewnienia im własnego kształtu – dlatego przyjmują kształt naczynia, w którym się znajdują.
Siły międzycząsteczkowe w warstwie powierzchniowej tworzą napięcie powierzchniowe.
Właściwości  cieczy  zależą  między  innymi  od  ciśnienia  i  temperatury.  Wszystkie  ciecze
posiadają  lepkość  czyli  wewnętrzne  tarcie  przeciwdziałające  przemieszczaniu  się  warstw
cząsteczek.

Natężenie przepływu – miara ilości cieczy ( lub innej substancji), przepływającego przez

daną przestrzeń w jednostce czasu.

Rozróżniamy dwa typy natężenia przepływu:

−

masowe natężenie przepływu= masa/czas,

−

objętościowe natężenie przepływu= objętość/czas.

Natężenie przepływu nazywane wydajnością jest podstawowym parametrem pracy pomp,

układów pompowych i sprężarek.

Do pomiaru poziomu cieczy służyć mogą rozmaite wyskalowane przyrządy i urządzenia.

Jedną  z  ciekawszych  metod  pomiaru  poziomu  jest  pomiar  z  wykorzystaniem  naczyń
połączonych.  Jest  to  system  naczyń,  w  których  ciecz  może  swobodnie  między  nimi
przepływać.  Niezależnie  od  tego,  ile  cieczy  naleje  się  do  naczyń  połączonych,  jej  poziom  we
wszystkich  ramionach  jest  taki  sam.  Zasadę  tę  wykorzystuje  się  m.in.  do  konstrukcji  prostej
poziomicy a także w hydrotechnice.

4.6.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jak  można zdefiniować natężenie przepływu cieczy?
2.  Jakie typy natężenia przepływu można rozróżnić?
3.  Jak można opisać zasadę naczyń połączonych?
4.  Jakie zjawisko wykorzystywane jest przy budowie poziomicy?
5.  Co jest podstawowym parametrem pracy sprężarek?

4.6.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Odnaleźć w Internecie przykłady pływaków i czujników wyporowych i z kart

charakterystyki przepisać zasadę dokonywania pomiarów za pomocą każdego z nich oraz
narysować schemat budowy.

Sposób wykonania ćwiczenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy,
2)  odnaleźć w Internecie przykłady  pływaków i czujników wyporowych,
3)  przygotować pływak i czujnik wyporowy, które odnajdziesz w pracowni szkolnej,
4)  spisać  zasadę  działania  wybranych  w  Internecie  pływaków  i  czujników  wyporowych

i narysować schemat ich budowy,

5)  porównać schematy z przyrządami, które odnalazłeś w pracowni,
6)  zaprezentować efekty swojej pracy,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

komputer z podłączeniem do Internetu,

−

pływak i czujnik wyporowy,

−

zeszyt przedmiotowy i długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.6.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować pojęcie natężenie przepływu?

2) opisać zasadę naczyń połączonych?

3) podać podstawowy parametr pracy sprężarek?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7. Ruch laminarny i burzliwy. Przepływomierze i rotametry

4.7.1. Materiał nauczania

Nauka, która zajmuje się opisywaniem ruchów płynów, czyli cieczy i gazów, jest to

mechanika płynów. Jednym z podstawowych zagadnień mechaniki płynów jest rozróżnienie
rodzajów przepływów cieczy i gazów. Rozróżniamy przepływ laminarny i turbulentny
(burzliwy) [8, tom I s.365].

Przepływ laminarny jest to przepływ uwarstwiony cieczy lub gazu, w którym kolejne

warstwy  płynu  nie  ulegają  mieszaniu.  Przepływ  turbulentny,  inaczej  burzliwy,  jest  to  bardzo
skomplikowany  ruch  płynów.  Ruch  turbulentny  płynu  przejawia  się  w  występowaniu  wirów,
zjawisku  oderwania  strugi  i  zjawisku  mieszania.  Granice  między  przepływem  laminarnym
a burzliwym określa tak zwana liczba Reynoldsa.
Liczba Reynoldsa jest to stosunek sił bezwładności do sił lepkości.
Re= l*v/

Re- liczba Reynoldsa,
l- wymiar charakterystyczny, na przykład dla przepływu przez rurę jest to jej średnica,
v- prędkość charakterystyczna dla płynu,

- lepkość kinematyczna.

Liczba Reynoldsa charakteryzuje rodzaj przepływu.
Re< 2300- przepływ laminarny,
2300<Re<10000- przepływ przejściowy, częściowo burzliwy,
Re> 10000- przepływ burzliwy.

Przepływomierz to przyrząd pomiarowy służący do pomiaru objętości lub masy materii,

poruszającej  się  przez  daną  powierzchnię  prostopadłą  do  kierunku  przepływu.  Zdecydowana
większość  przepływomierzy  służy  do  pomiaru  przepływu  cieczy,  dużo  mniej  –  do  pomiaru
przepływu  gazów.  Pomiar  jest  zwykle  pomiarem  wartości  chwilowej.  Konieczne jest  łączenie
przepływomierza  z  licznikiem,  który  podaje  średnie  wartości.  Przepływomierze  można
podzielić na trzy kategorie oparte o:

−

oddziaływania mechaniczne,

−

zjawiska falowe (przepływomierze ultradźwiękowe lub optyczne),

−

istnienie pola elektromagnetycznego.

Najwięcej odmian występuje w zakresie przepływomierzy mechanicznych:

−

manometryczne,

−

ciśnieniowe,

−

rotametry,

−

tachometryczne,

−

oscylacyjne,

−

Coriolisa.

Rotametr jest to przyrząd do pomiaru prędkości przepływu płynów. Ma postać pionowej

szklanej rury rozszerzającej się ku górze. W rurze umieszczony jest pływak. Płyn wprowadza
się od dołu rury. Ruch płynu powoduje unoszenie pływaka do położenia, w którym
zrównoważą się działające siły:

−

siła ciężkości pływaka działająca pionowo do dołu,

−

siła tarcia przepływającego płynu o powierzchnię boczną pływaka działająca do góry,

−

siła wyporu wywołana różnicą ciśnień pod i nad pływakiem (działająca do góry).

Na ścianie rury naniesiona jest skala opisana w jednostkach natężenia przepływu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie typy przepływu płynów wyróżniamy?
2.  Jaka jest wartość liczny Reynoldsa dla przepływu laminarnego?
3.  Co to jest przepływomierz?
4.  Co to jest rotametr?
5.  Jak działa rotametr?
6.  Jakie typy przepływomierzy mechanicznych można wyróżnić?

4.7.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zmierz natężenie przepływu cieczy za pomocą rotametru.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy,
2)  przygotować rotametr,
3)  przygotować przewód do wody,
4)  podłączyć rotametr za pomocą przewodu do kranu wody wodociągowej,
5)  odkręcić kran,
6)  przeprowadzić badanie natężenia przepływu wg instrukcji posiadanego rotametru,
7)  zapisać wyniki swojej pracy,
8)  zaprezentować wyniki swojej pracy,
9)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt przedmiotowy i długopis,

–

kran z wodą wodociągową, przewód do połączenia kranu z rotametrem,

–

rotametr,

–

instrukcja wykonywania pomiaru,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Odnaleźć w Internecie przykłady przepływomierzy wirnikowych, skrzydełkowych

i śrubowych i z kart charakterystyki przepisać zasadę dokonywania pomiaru przepływu
każdego z nich oraz narysować schemat budowy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odnaleźć w Internecie przykłady przepływomierzy wirnikowych, skrzydełkowych

i śrubowych,

3)  przygotować modele przepływomierzy, które odnajdziesz w pracowni szkolnej,
4)  spisać zasadę działania wybranych przepływomierzy i przerysować schemat ich budowy,
5)  porównać schematy z modelami,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6) zaprezentować efekty swojej pracy,
7) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

komputer z podłączeniem do Internetu,

–

model przepływomierza wirnikowego, skrzydełkowego i śrubowego,

–

zeszyt przedmiotowy i długopis,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.7.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zorganizować stanowisko do wykonania ćwiczeń?

2) zdefiniować przepływ laminarny i turbulentny?

3) podać definicję liczby Reynoldsa?

4) opisać przepływomierze?

5) opisać zasadę działania rotametru?

6) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8. Pomiary ciśnienia i temperatury

4.8.1. Materiał nauczania

Ciśnienie definiowane jest jako siła wywierana prostopadle na jednostkę powierzchni.

Podstawową jednostką ciśnienia, zgodnie z układem SI, jest N/m

(Pascal).

Do pomiaru ciśnienia stosowane są manometry, a do ciśnienia atmosferycznego –

barometr.

Fizycy badając właściwości gazów zauważyli, że w różnych wzorach do temperatury

w skali Celsjusza trzeba dodawać stałą wartość – 273,15. Dlatego wprowadzono skalę
temperatur zwana bezwzględną lub absolutną. Skala ta określa temperaturę zera
bezwzględnego jako temperaturę gazu idealnego. W tej temperaturze wszelki ruch cząsteczek
ustaje.

Temperatura zera bezwzględnego jest najniższą temperaturą, jaką mogą uzyskać

substancje. W temperaturze zera bezwzględnego są one w stanie stałym, za wyjątkiem helu.

Do stosowanych jednostek temperatur wprowadzono skalę Kelwina. Kelwin jest

standardową jednostką temperatury przyjętą w układzie jednostek SI.

Najczęściej używaną w Polsce i wielu innych krajach jednostką są stopnie Celsjusza.

Wzór do przeliczania stopni Celsjusza na Kelwiny:
T[K]= t[C

] + 273,15

Używa się też stopni Fahrenheita. Wzór do przeliczania stopni Fahrenheita na stopnie
Celsjusza:
T[C

]= (5/9) x (t

] – 32)

Pomiar temperatury może być realizowany na wiele sposobów. Możemy wyróżnić:

−

pomiar dotykowy, inaczej nazywany kontaktowym - czujnik (termometr) styka się
bezpośrednio z obiektem, którego temperaturę mierzymy,

−

pomiar bezdotykowy, czyli bezkontaktowy - zachodzi poprzez pomiar parametrów
promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez rozgrzane ciało.

W zależności od wykorzystanych do pomiaru właściwości fizycznych czujnika

pomiarowego wyróżnić można pomiar temperatury z wykorzystaniem zjawiska:

−

odkształcenia bimetalu,

−

wytwarzania napięcia elektrycznego (na styku dwóch metali – termopara),

−

zmiany rezystancji elementu (termistor),

−

zmiany parametrów złącza półprzewodnikowego (termometr diodowy),

−

zmiany objętości cieczy, gazu lub odległości ciała stałego (termometr cieczowy),

−

zmiana barwy - barwa żaru, barwa nalotowa stali, farba zmieniająca kolor pod wpływem
temperatury,

−

stożki Segera.

4.8.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jak można zdefiniować pojęcie: ciśnienie?
2.  Jak można opisać pojęcie: temperatura?
3.  Jaka jest podstawowa jednostka ciśnienia zgodna z układem SI?
4.  Jakie urządzenia są stosowane do pomiaru ciśnienia?
5.  Jakie urządzenia służą do pomiaru temperatury?
6.  Jakie  zjawiska  wykorzystywane  są  do  pomiaru  temperatury  w  różnych  rodzajach

termometrów?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zmierz ciśnienie atmosferyczne za pomocą barometru i przelicz na wartość

w atmosferach.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy,
2)  przygotować barometr,
3)  ustawić barometr w pomieszczeniu, w którym będzie mierzone ciśnienie,
4)  odczytać wskazania barometru,
5)  przeliczyć wskazania na wartość w atmosferach,
6)  zapisać wyniki w zeszycie przedmiotowym,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt przedmiotowy i długopis,

–

barometr,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Zmierz ciśnienie powietrza w oponie za pomocą manometru

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  przygotować oponę ( np. z koła roweru),
3)  przygotować manometr,
4)  podłączyć manometr do opony,
5)  odczytać wskazania manometru,
6)  zapisać wyniki w zeszycie przedmiotowym,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt przedmiotowy i długopis,

–

manometr,

–

opona,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zorganizować stanowisko do wykonania ćwiczeń?

2) zdefiniować pojęcie ciśnienia?

3) zdefiniować pojęcie temperatury?

4) omówić różne typy termometrów?

5) wykonać pomiar ciśnienia?

6) dokonać oceny poprawności wykonanych pomiarów?

7) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9. Pomiar składu i wilgotności powietrza

4.9.1. Materiał nauczania

Powietrze jest to mieszanina gazów. Powietrze tzw. „suche”, czyli zawierające 0% pary

wodnej to 78% azotu, 21% tlenu i 1% innych gazów (argon, neon, hel, wodór i inne). Poza
tymi składnikami stałymi w powietrzu występują składniki zmienne, takie, jak:

−

para wodna,

−

dwutlenek węgla,

−

dwutlenek siarki,

−

dwutlenek azotu,

−

ozon,

−

składniki mineralne (pył, sadza),

−

składniki organiczne (drobnoustroje i zarodki roślin).

Wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje czynników zanieczyszczających powietrze:

−

cząstki stałe,

−

olej,

−

woda.

W procesach lakierniczych często stosuje się sprężone powietrze.

Wielkość  wskaźników  czystości  sprężonego  powietrza  zestawiona  jest  w  normie
ISO 8573 - 1.
Klasy  jakości  uzdatniania  sprężonego  powietrza  wg  normy  ISO  8573  -  1  zestawiono
w tabeli 2.
Normy  dotyczące  wymagań  w  odniesieniu  do  zastosowania  w  warsztacie  lakierniczym
zestawiono w tabeli 2.

Tabela 2. Klasy jakości uzdatniania sprężonego powietrza w/g normy ISO 8573-1.

klasa jakości
uzdatniania

olej
resztkowa
zawartość
oleju [mg/m³]

cząstki stałe
max. wielkość
[

cząstki stałe
max.
gęstość
[mg/m³]

temp

[ºC]

woda
max.
zawartość
[g/m³]

0,01

0,10

-70

0,003

0,10

1,00

-40

0,110

1,00

5,00

-20

0,880

5,00

15,00

8,00

6,000

25,00

40,00

10,00

7,800

+10

9,400

Tabela 3. Zalecane klasy jakości uzdatniania sprężonego powietrza dla poszczególnych zastosowań – wyciąg.

zastosowanie

olej

cząstki stałe

woda

narzędzia pneumatyczne

pistolety lakiernicze

3-2

powietrze warsztatowe - ogólne

Zalecenia normy ISO 8573-1 w zakresie klasy jakości uzdatniania powietrza powinny być

brane pod uwagę przez projektantów sieci pneumatycznej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Pierwsze próby zbadania zawartości pary wodnej w powietrzu przeprowadził Leonardo da

Vinci  w  1500  roku.  Jako  materiał  higroskopijny,  czyli  zmieniający  swoje  właściwości  pod
wpływem  wilgotnego  powietrza,  zastosował  kulę  z  bawełny  lub  wełny.  Kula  wchłaniając
wilgoć  z  otoczenia,  zmieniała  swoja  masę,  której  wychylenia  sugerowały  zmianę  wilgotności
powietrza. Miernik niestety był mało dokładny, szukano więc innych rozwiązań. Poszukiwano
innych materiałów higroskopijnych pochodzenia organicznego (np. włosy ludzkie, różne tkanki
zwierząt i roślin) i nieorganicznych (np. minerały i substancje chemiczne).

4.9.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Z czego składa się powietrze suche?
2.  Jakie składniki zmienne występują w powietrzu?
3.  Jaki rodzaj powietrza jest często stosowano w procesach lakierniczych?
4.  Jakie  substancje  są  oznaczane  w  przypadku  oznakowywania  klas  uzdatniania  powietrza

sprężonego?

5. Kto i kiedy przeprowadził pierwsze próby oznaczenia wilgotności w powietrzu?

4.9.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz zawartość tlenu w pomieszczeniu o wymiarach 5x6x3metry. Załóż, że znajduje się

w nim tylko suche powietrze.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy,
2)  obliczyć kubaturę pomieszczenia,
3)  obliczyć zawartość tlenu w powietrzu w pomieszczeniu,
4)  zapisać wyniki swojej pracy,
5)  zaprezentować wyniki swojej pracy,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt przedmiotowy i długopis,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.9.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zorganizować stanowisko do wykonania ćwiczeń?

2) wymienić składniki powietrza suchego?

3) scharakteryzować parametry powietrza sprężonego stosowanego

w lakiernictwie?

4) scharakteryzować pierwsze badania oznaczania wilgotności powietrza?

5) wymienić składniki zmienne występujące w powietrzu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.10. Higrometry i psychrometry

4.10.1. Materiał nauczania

Higrometry (z łac. Hygros - wilgotny, mokry) - wykorzystują zmiany właściwości

pewnych substancji w wyniku zmiany wilgotności.
Jednym  z  pierwszych  higrometrów  był  tzw.  higrometr  holenderski,  do  którego  zbudowania
używano owczych jelit.
Pod  koniec  XVIII  wieku  zbudowano  pierwszy  higrometr  włosowy. Do dziś włosów ludzkich
używa  się  jako  materiału  higroskopijnego.  Higrometr  taki  składa  się  z  włosów  ludzkich,
dźwigni,  wskazówki  i  podzielni.  Pomimo  dość  prostej  budowy  i  wysokiej  „kalibracji”  tego
higrometru  (co  ok.  dwa  tygodnie  należy  owijać  higrometr  wilgotnym  ręcznikiem)  higrometr
tego rodzaju jest bardzo dokładny, co sprawia, że z powodzeniem jest używany do dziś.
Z  higrometru  można  w  prosty  sposób  zmontować  higrograf,  domontowując  do  higrometru
pisak i taśmę pomiarową.

Psychrometry (z gr. Psychros - zimny, chłodny) - składają się z dwóch termometrów

(nazywanych odpowiednio wilgotnym i suchym - zbiorniczek rtęciowy jednego z nich owinięty
jest stale zwilżoną szmatką bawełnianą).
Geneza  psychrometru  sięga  XIX  wieku.  Skonstruowano  go  na  bazie  dwóch  identycznych
termometrów zawieszonych obok siebie i nazwano psychrometrem Augusta. Jeden  termometr
jest  „suchy”,  a  drugi  wilgotny,  stale  owinięty  wilgotną  szmatką.  Ruch  powietrza  powoduje
odparowywanie wody ze szmatki i oziębianie bańki termometru „mokrego”. Różnica wskazań
obu termometrów jest miarą wilgotności powietrza, przy czym wilgotność względną powietrza
odczytuje się z wykresu lub tablic psychometrycznych.
Aby  ruch  powietrza  był  stały  (a  pomiar  bardziej  dokładny),  zamontowano  dodatkowo
wentylator  promieniowy  (psychrometr  Assmana).  Psychrometr  taki  zbudowany  jest  z  kilku
części:

termometru

„suchego”,

termometru

„wilgotnego”,

tkaniny

zwilżającej,

przepływomierza powietrza, wentylatora promieniowego i napędu wentylatora.

Przy okazji określania stanów skupienia różnych substancji określa się tzw. punkt

potrójny. Jest to punkt na wykresie fazowym, któremu odpowiada stan równowagi
termodynamicznej 3 faz (stałej, ciekłej i gazowej) substancji jednoskładnikowej. Punkt potrójny
wody nazywa się punktem rosy.

O punkcie rosy możemy mówić, że jest to temperatura, w której przy danym ciśnieniu

gazu lub mieszaniny gazów rozpoczyna się proces skraplania. W przypadku pary wodnej
zawartej w powietrzu jest to temperatura, w której para wodna zawarta w powietrzu staje się
przesycona i skrapla się lub resublimuje.

Istnieje wiele higrometrów, które wykorzystując punkt rosy pozwalają obliczać

wilgotność powietrza. Pomiary w tych higrometrach bazują na stosowanej zasadzie
schłodzonego lustra i pozwalają na pomiar aktualnej wilgotności.

4.10.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Do czego służy higrometr?
2.  Czym różni się higrometr od higrografu?
3.  Do czego służy psychrometr?
4.  Jak jest zbudowany psychrometr Assmana?
5.  Co oznacza pojęcie: punkt rosy?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.10.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj badanie wilgotności za pomocą higrometru wykorzystującego zasadę

schłodzonego lustra.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) przeprowadzić badanie wilgotności powietrza zgodnie z instrukcją posiadanego

urządzenia,

3)  zapisać wyniki swojej pracy,
4)  zaprezentować wyniki swojej pracy,
5)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

higrometr ze schłodzonym lustrem,

–

instrukcja do higrometru,

–

zeszyt przedmiotowy i długopis,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.10.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) opisać zasadę działania higrometru?

2) wyjaśnić różnicę między higrometrem a higrografem?

3) opisać zasadę działania psychrometru?

4) wyjaśnić zasadę działania higrometru Assmana?

5) wyjaśnić pojęcie: punkt rosy?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem pytań testowych.
4.  Test  zawiera  25  pytań  dotyczących  posługiwania  się  podstawowymi  pojęciami

fizykochemicznymi. Pytania: 1, 2, 3, 4, 5, 6 ,7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, są to pytania
wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa; pytania: 15, 16 i 17 to
pytania obliczeniowe. Pytania 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 i 25 to pytania, w których należy
udzielić krótkiej odpowiedzi.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi:

−

w zadaniach wielokrotnego wyboru zaznacz prawidłową odpowiedź znakiem
X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową),

−

w zadaniach z krótką odpowiedzią wpisz odpowiedź w wyznaczone pole,

−

w zadaniach do uzupełnienia wpisz brakujące wyrazy.

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie

na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. Trudności mogą przysporzyć Ci
pytania: 15 - 20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.

8. Na rozwiązanie testu masz 90 min.

Powodzenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Międzynarodowy Układ Jednostek nazywa się :

a) SI,

b) SE,

c) IS,

d) CS.

2. Kandela to:

a) jedna z jednostek uzupełniających układu,

b) jedna z jednostek podstawowych układu,

c) jedna z jednostek pochodnych układu,

d) nie istnieje.

3. Które z poniższych twierdzeń jest prawdziwe:

a) błędem względnym nazywa się stosunek błędu bezwzględnego do średniej wartości

mierzonej i najczęściej wyraża się go w procentach,

b) błędem bezwzględnym nazywa się stosunek błędu względnego do średniej wartości

mierzonej i najczęściej wyraża się go w procentach,

c) błędem względnym nazywa się stosunek błędu bezwzględnego do najwyższej wartości

mierzonej i najczęściej wyraża się go w procentach,

d) nie ma takich błędów.

4. Legalizacja ponowna to:

a) pierwsza legalizacja przyrządu,
b) kolejna legalizacja przyrządu,
c) przypadkowa legalizacja przyrządu,
d) zerowa legalizacja.

5. Twierdzenie nieprawdziwe to:

a) gęstość jest stosunkiem masy ciała do jego objętości,
b) gęstość jest stosunkiem objętości ciała do jego masy,
c) przyrządem służącym do bezpośredniego pomiaru gęstości cieczy jest aerometr,
d) twardość mierzymy metoda Wollfa- Wilborna.

6. Elastyczność powłoki to:

a) zdolność do ulegania odkształceniom wraz z podłożem,
b) zdolność do pękania przy odkształceniach,
c) zdolność do sprężynowania i utraty przyczepności,
d) zdolność do utraty masy.

7. Przepływ laminarny to przepływ, dla którego liczba Reynoldsa jest:

a) < 2300,
b) > 2300,
c) < 4500,
d) >1500.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8. Do pomiaru temperatury służą:

a) termoplasty,
b) termometry,
c) manometry,
d) zegary.

9. Punkt rosy to:

a) punkt równowagi fazowej 3 faz,
b) punkt ujemnych temperatur,

c) punkt dodatnich temperatur,
d) punkt niskich ciśnień.

10. Twierdzenie nieprawdziwe:

a) masowe natężenie przepływu= masa/czas,
b) objętościowe natężenie przepływu= objętość/czas,
c) masowe natężenie przepływu = czas/masa,
d) zegar mierzy czas.

11. Do budowy poziomicy wykorzystywane jest zjawisko:

a) oczyszczania i koagulacji lateksu,

b) pokrywania metali farbami, żywicą lub gumą,

c) naczyń połączonych,

d) nakłuwania.

12. Pierwsze próby badania wilgotności przeprowadził:

a) Kopernik,

b) Leonardo da Vinci,

c) Nostradamus,
d) Alex von Bohn.

13. Stożki Segera służą do:

a) pomiaru długości,
b) pomiaru temperatury,

c) pomiaru ciśnienia,
d) pomiaru masy.

14. Proces sublimacji polega na:

a)  przejściu ze stanu stałego w ciecz,
b)  przejściu ze stanu ciekłego w gaz,
c)  przejściu ze stanu stałego w gaz,
d)  nie ma takiego procesu.

15. Oblicz gęstość produktu, którego 1 dm

waży 1,34 kg.

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16. Zmierzono przymiarem milimetrowym długość deski l= 400 mm oraz grubość d= 4mm.

W przypadku pomiaru długości deski pomylono się o +/- 1mm na 400 mm, w przypadku
grubości pomylono się również o 1 mm na 4 mm. Pierwszy pomiar jest więc
dokładniejszy. Oblicz błąd względny długości i grubości deski.
..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

17. Oblicz gęstość drewna, z którego wykonano przedmiot o masie 40 gram i objętości

60 cm

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

18. Wymień składniki zmienne powietrza.

..........................................................................................................................................

....

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

19. Opisz zjawisko punktu rosy.

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

20. Wymień znane ci rodzaje urządzeń do badania temperatury.

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

..........................................................................................................................................

...

21. Jak nazywa się urządzenie do pomiaru wilgotności?

.............................

22. Jak nazywa się przyrząd do pomiaru temperatury?

.............................

23. Jak nazywa się urządzenie do pomiaru gęstości cieczy?

......................................

24. Jak nazywa się błąd pomiaru spowodowany chwilowymi odchyleniami?

.......................................

25. Jak nazywa się urządzenie do badania lepkości?

......................................

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..........................................................................................

Wykonywanie pomiarów laboratoryjnych.

Zakreśl poprawną odpowiedź, wpisz brakujące wyrazy.

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

.....................................................................................................
.....................................................................................................
.....................................................................................................
.....................................................................................................
.....................................................................................................
...............

19.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20.

21.

......................................

22.

......................................

23.

......................................

24.

......................................

25.

.....................................

Razem: