Numer ćwiczenia: 16	Temat ćwiczenia: Wpływ stężenia i temperatury na lepkość roztworów.	Data wykonania ćwiczenia: 13.11.2007
				Data oddania sprawozdania: 20.11.2007
Grupa:	Imię i nazwisko:	Nazwisko sprawdzającego:
Uwagi:		Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Celem przeprowadzonego ćwiczenia buło zbadanie wpływu temperatury i stężenia na lepkość roztworów sacharozy. Pomiary wykonano na wiskozymetrze Hoepplera działającym na zasadzie pomiaru szybkości opadania kulki w badanym roztworze.

2. Przebieg ćwiczenia:

Ćwiczenie wykonywano następująco:

1. Przygotowano cztery odważki sacharozy, kolejno po 5,10,15 i 20 g.

2. Odważki rozpuszczono w wodzie destylowanej w kolbach miarowych na 100cm³
   i uzupełniono wodą destylowaną do kreski.

3. Za pomocą piknometru wyznaczono gęstość wody destylowanej oraz każdego
   z roztworów sacharozy..

4. Za pomocą wiskozymetru Hoepplera zmierzono czas opadania kulki w wodzie
   (w temperaturze pokojowej, tj. 20^oC), a następnie czas opadania kulki w kolejnych roztworach, tj. w roztworze 5%, 10%, 15% i 20%.

5. Dla roztworu sacharozy o stężeniu 20% zmierzono dodatkowo czas opadania kulki
   w wyższych temperaturach, tj. 25°C i 30°C

3. Wyniki ćwiczenia:

W oparciu o znaną gęstość wody w temperaturze pomiaru ( 20°C ), obliczono gęstości sporządzonych roztworów sacharozy. W obliczeniach wykorzystano następującą zależność:

Dla użytego podczas doświadczenia piknometru:

• Masa pustego piknometru: m_p = 14,281g

• Masa piknometru z wodą: m_p+w = 44,266

• Masa wody w piknometrze: m_w = 44,266 - 14,281 = 29,985 g

• Gęstość wody w temp. 21^oC: d = 0,99823 g/cm³

• Objętość piknometru: V = m/d = 29,985/0,99823 = 30,0382 cm³

Wyniki zebrano w tabeli:

Cr-ru [%]	mp+r-ór [g]	mr-ru [g]	dr-ru [g/cm^3]
5	44,859	30,578	1,00133
10	45,585	31,304	1,04214
15	46,027	31,746	1,05686
20	46,612	32,331	1,07633

Zmierzono czas opadania kulki w wiskozymetrze Hoepplera dla każdego ze sporządzonych roztworów sacharozy i roztworu wody w temperaturze: 21^oC. ponadto dla roztworu 20% zmierzono czas opadania kulki w temperaturze 25^oC i 30^oC. Wyniki pomiarów zebrano w poniższych tabelach:

Temperatura = 20^oC
Cr-ru [%]	dr-ru [g/cm^3]	t [s]	tśr [s]
woda	0,99823	14	14
					14
		5		1,00133	15	15
					15
		10		1,04214	19	19
					19
		15		1,05686	21	21
					21
		20		1,07633	25	25
					25

Gęstość roztworu sacharozy w temperaturach 25^oC i 30^oC obliczono na podstawie gęstości w temperaturze 21^oC, zakładając, że wpływ temperatury na gęstość roztworu jest taki sam jak w przypadku wody.

Stężenie roztworu = 20%
T[^oC]	dr-ru [g/cm^3]	t [s]	tśr [s]
25	1,07508	23	22,5
					22
		30		1,07357	21	21,5
					20

W obliczeniach przyjęto następujące stałe dla kulki:

• Ciężar: m_k = 4,4661 g,

• Gęstość: d_k = 2,233 g/cm³,

• Stała: k=0,074886.

4. Opracowanie wyników:

Zmierzono czas opadania kulki w wiskozymetrze Hoepplera dla każdego ze sporządzonych roztworów i roztworu wody w temperaturze: 20^oC Korzystając z tablicowych wartości gęstości i lepkości wody w różnych temperaturach, obliczono lepkości badanych roztworów sacharozy.

Skorzystano z wzoru:

Wyniki obliczeń zebrano w tabelach:

Temperatura = 20^oC
Cr-ru [%]	dr-ru [g/cm^3]	[cP]
woda	0,9980	1,00500
5	1,0177	1,07409
10	1,0419	1,31542
15	1,0566	1,43593
20	1,0761	1,68113

Stężenie roztworu = 20%
T[^oC]	dr-ru [g/cm^3]	[cP]
25	1,0751	1,51465
30	1,0736	1,38182

Na podstawie danych zebranych w tabeli wykreślono zależność lepkości roztworu od stężenia w temperaturze 20^oC.

Dla roztworu sacharozy o stężeniu 20% wykreślono wykres zależności lepkości od temperatury:

Na podstawie równania Arrheniusa - Guzmána wyznaczono energię aktywacji lepkości:

,

Gdzie: A, E - stałe charakterystyczne dla cieczy,

E - energia aktywacji lepkości.

Po wstawieniu danych do wzoru i zamianie stopni w skali Celsjusza na skalę Kelwina otrzymano:

A z tego dalej:

1. Podsumowanie:

Na podstawie analizy uzyskanych wyników oraz obliczeń stwierdzono, że lepkość jest funkcją temperatury i stężenia roztworu.

Z wykresu lepkości roztworu od stężenia wynika, że zależność jest niemal liniowa (współczynnik korelacji 0,9729 jest niemal równy jedności).Potwierdza to zgodność z prawem Einsteina, które mówi, że lepkość roztworu rośnie w sposób liniowy wraz ze wzrostem stężenia. Należy jednak zauważyć, że występują pewne odstępstwa od liniowego przebiegu wykresu. Spowodowane są one oddziaływaniami międzycząsteczkowymi powszechnymi pośród roztworów koloidalnych.

Analiza wyników potwierdziła także zależność lepkości od temperatury. Na podstawie wykresu stwierdzono, iż wraz ze wzrostem temperatury lepkość roztworu maleje w sposób wykładniczy zgodnie z wykładniczym równaniem Arrheniusa - Guzmána.

- 1 -

---