1. WSTĘP TEORETYCZNY

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika lepkości alkoholu.

2. Schemat układu pomiarowego

W ćwiczeniu do pomiaru lepkości cieczy zastosowano wiskozymetr Ostwalda (na rys obok) przeznaczony do szybkich pomiarów względnych. Jest on zbudowany z dwóch zbiorniczków A i B umieszczonych na różnych poziomach i połączonych ze sobą U - rurką. Na jej kilkucentymetrowym odcinku znajduje się przewężenie kapilarne K. Górny zbiorniczek (A) służy za miarę objętości przepływającej

cieczy i dlatego jego górny oraz dolny poziom jest zaznaczony kreskami a i b. Ponieważ współczynnik lepkości zależy od temperatury, wiskozymetr umieszcza się w termostacie, którego temperaturę można regulować.

Włączenie i wyłączenie podgrzewania odbywa się automatycznie za pomocą termoregulatora (tzw. termometr stykowy). Nastawienie termoregulatora na żądaną temperaturę odbywa się za pomocą specjalnej główki magnetycznej. Kręcąc nią można ustalić żądaną temperaturę. Termostat posiada także układ służący do chłodzenia kąpieli, składający się ze spiralnie zwiniętej metalowej rurki (chłodnicy), do której podłączone są dwa węże - jeden do sieci wodociągowej, drugi do odprowadzania wody. Szybkość chłodzenia można regulować szybkością przepływu wody.

3. Co będziemy mierzyć?

Będziemy mierzyć czas przepływu cieczy(wody i alkoholu) przez zbiorniczek w danej temperaturze.

4. Co będziemy obliczali?

Będziemy obliczali średnie czasy przepływu cieczy i błędy ich wyznaczenia, współczynnik lepkości alkoholu, bezwzględne odchylenie średnie współczynnika lepkości dla wszystkich temperatur oraz liczby Reynoldsa (w celu oceny stopnia laminarności przepływu strumienia cieczy).

2. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARU

1. tabela pomiarów

T [ºC]	woda destylowana				alkohol etylowy
		t0 śr [s]	st0 śr [s]	ρ0 [ ]	η0 [ ]	tśr [s]	st śr [s]	ρ [ ]	η [ ]	sη [ ]
22	6,86	0,06	0,99780	0,0009579	4,20	0,04	0,78775	0,000462	0,000007
30	6,28	0,01	0,99567	0,0008007	3,84	0,02	0,78097	0,000384	0,000002
35	6,04	0,06	0,99406	0,0007225	3,65	0,03	0,77671	0,000341	0,000007
40	5,70	0,03	0,99224	0,0006560	3,46	0,03	0,772154	0,000310	0,000004
45	5,48	0,03	0,99025	0,0005988	3,38	0,02	0,767856	0,000286	0,000003

t_{0 śr} - średni czas przepływu wody destylowanej w danej temperaturze

t _śr - średni czas przepływu alkoholu etylowego w danej temperaturze

s_{t0 śr} - średni błąd kwadratowy wartości średniej czasu przepływu wody destylowanej

s_{t śr} - średni błąd kwadratowy wartości średniej czasu przepływu alkoholu destylowanego

dane wzorami:

gdzie: n=5 - ilość pomiarów w serii

ρ₀ - gęstość wody destylowanej w danej temperaturze (wartość przyjmujemy jako znaną i nie obarczoną błędami).

ρ - gęstość alkoholu etylowego w danej temperaturze (wartość przyjmujemy jako znaną i nie obarczoną błędami).

η₀ - współczynnik lepkości wody destylowanej w danej temperaturze (wartość przyjmujemy jako znaną i nie obarczoną błędami).

η - współczynnik lepkości cieczy w danej temperaturze, wyznaczamy ze wzoru:

s_η - bezwzględne odchylenie średnie współczynnika lepkości alkoholu etylowego (obliczone metodą różniczki zupełnej przy założeniu, że ρ₀, ρ, η₀ nie są obarczone błędem), obliczamy ze wzoru:

ostatecznie:

2. wykres zależności
   

0,04545	0,00046	-7,67901
0,03333	0,00038	-7,86416
0,02857	0,00034	-7,98342
0,02500	0,00031	-8,07945
0,02222	0,00029	-8,15912

Z wykresu możemy odczytać współczynniki prostej
i na tej podstawie wyznaczymy parametry A i B alkoholu etylowego:

3. obliczanie stopnia laminarności (poprzez wyznaczenie liczb Reynoldsa):

oraz

a więc

dla alkoholu etylowego otrzymujemy:

a więc

dla wody destylowanej:

a więc

z tego wynika że przepływ wody i alkoholu był laminarny, a więc poprzednie obliczenia są słuszne (gdyby okazało się inaczej nie byłoby można zastosować wzorów użytych w a) ).

3. WNIOSKI

Obliczyliśmy współczynnik lepkości alkoholu na podstawie pomiarów dla danych temperatur, przykładowo dla temperatury 35°C wynosi on
.

---