KATEDRA MECHANIKI
STOSOWANEJ I ROBOTYKI

MECHANIKA PŁYNÓW

Laboratorium nr 1

temat: Pomiar podstawowych właściwości płynów

Imię i Nazwisko

Nr gr. Laboratoryjnej L1

Numer

stanowiska

Data wykonania

ćwiczenia

Data oddania

sprawozdania

Ocena

Damian Nowak 3ME-ZI gr.1

1

17.11.2018

01.12.2018

Artur Miś 3ME-ZI gr.1

1

1. Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z metodami i przyrządami do pomiaru gęstości i lepkości, budową
oraz zasadą działania lepkościomierza Englera. Pomiar czasu wypływu badanej
cieczy przez kapilarę. Wyznaczenie lepkości badanej cieczy.

2. Wstęp teoretyczny

Lepkość to zdolność płynów do przenoszenia naprężeń stycznych. Występuje tylko w
czasie ruchu względnego sąsiednich warstw płynu i zanika wraz z ustaniem ruchu.
Powstające siły styczne można traktować jako siły tarcia podczas wzajemnego
przesuwania się warstw płynu po sobie.

Lepkość dzielimy na:

dynamiczną:

μ

=

τ

/(

dv /dn)

[Pa s]

kinematyczną:

ν

=

μ

/

ρ

[m

2

/s]

gdzie:
τ - naprężenia styczne działające na jednostkę powierzchni w płaszczyźnie

przesunięcia cieczy.

dv/dn- gradient prędkości w kierunku normalnym do płaszczyzny przesunięcia
ρ - gęstość cieczy [kg/m

3

]

Wiskozymetr składa się z płaszcza
wodnego i naczynia pomiarowego
przykrytego pokrywą o podwójnej ściance
dla uzyskania lepszej izolacji.
Naczynie pomiarowe, do którego wlewa
się badaną ciecz jest wewnątrz
pozłacane. Trzy znaki na wewnętrznej
ściance wskazują wymagany poziom
cieczy.
Po odkręceniu nakrętki i wyciągnięciu
drewnianej zatyczki ciecz wypływa
przez rurkę do kolby pomiarowej
ustawionej pod przyrządem

Otrzymany pomiar jest w stopniach
Englera [°E] i jest zależny od wzorcowej
lepkości wody destylowanej 1°E.

2

3. Przebieg ćwiczenia

3.1 Wyznaczanie gęstości płynów.

Wartości V (objętość) i m (masa) zostały zmierzone.

Gęstość ρ została wyliczona ze wzoru:

1)

ρ=

m
V

gdzie: ρ – gęstość badanej cieczy

V – objętość badanej cieczy
m – masa badanej cieczy

Gęstość wody destylowanej:

2)

ρ

H

2

O

=

m

H

2

O

V

H

2

O

=

199
200

=

0,995 [kg/m

3

]

Tab. 1. Gęstość badanych płynów.

3.2 Wyznaczanie stałej k lepkościomierza Englera.

3)

k =

53+52,5+55

3

=

53,5[s ]

3.3 Wyznaczanie lepkości płynów.

Lepkość kinematyczna w stopniach Englera [°E]:

4) v

E

=

t

k

[

° K ]

gdzie: t – średni czas wypływu

k – stała wyznaczona dla przepływu 200cm

2

wody destylowanej w temp. 20ºC

Lepkość kinematyczna wody destylowanej w stopniach Englera [°E] wynosi 1 ponieważ jest to
substancja o wzorcowej lepkości na podstawie której określamy lepkości innych substancji.

3

Płyn

Objętość V [l]

Masa m [g]

Woda destylowana

0,2

199

995,000

Ocet 10%

0,2

202

1010,000

Alkohol medyczny 96%

0,2

165

825,000

denaturat

0,2

179

895,000

Gęstość ρ

[kg/m

3

]

Lepkość kinematyczna octu 10% w stopniach Englera [°E]:

5) v

E (octu)

=

t

k

=

55

53,5

=

1,028 [° E]

Na potrzeby ćwiczenia zamieniamy jednostkę lepkości na [m

2

/s] zgodnie z zależnością:

6)

v =(0,07319 v

E

−

0,0631/v

E

)⋅

10

−

4

[

m

2

/

s ]

Lepkość kinematyczna octu 10% w [m

2

/s]:

7) v

(

octu)

=(

0,07319⋅1,028−0,0631/1,028)⋅10

−

4

=

0,000001386[m

2

/

s ]

Lepkość dynamiczna octu 10%:

8) μ=ρ ν , μ=1010⋅0,000001386=0,001400159[ Pa s]

Tab. 2. Zestawienie wyników.

4. Wnioski

Stopnie Englera to bardzo użyteczna jednostka, która zdefiniowana jako stosunek czasu wypływu
mierzonej cieczy do czasu wypływu cieczy wzorcowej umożliwia porównanie lepkości wybranej
cieczy do lepkości wody destylowanej. Znając jedynie czas wypływu cieczy, ich ciężar i objętość
jesteśmy w stanie wyznaczyć zarówno lepkość kinematyczną jak i dynamiczną. Wiskozymetr jest
prosty w budowie i niezawodny.

*1[mPa·s] = 10 -3 [Pa·s] = 1[cP] = 10 -2 [g /(s·cm)]
*1[mm 2 /s] = 10 -6 [m 2 /s] = 1[cSt] = 10 -2 [cm 2 /s]

4

Płyn

Nr. pomiaru

Woda destylowana

1

53

53,5

1,000

0,000001009

995,000

0,001003955

2

52,5

3

55

Ocet 10%

1

55

55,0

1,028

0,000001386

1010,000

0,001400159

2

54,5

3

55,5

Alkohol medyczny 96%

1

65

65,3

1,220

0,000003756

825,000

0,003098971

2

65,8

3

65

denaturat

1

63

62,5

1,168

0,000003149

895,000

0,002818242

2

62

3

62,5

Czas

pojedynczego

pomiaru t[s]

Czas średni
pomiaru t[s]

Lepkość

kinematyczna

V

E

[

0

E]

Lepkość

kinematyczna

v=[m

2

/s]

Gęstość

ρ=[kg/m

3

]

Lepkość

dynamiczna

μ=[Pa*s]