Rok akademicki 2010/2011	Chemia Fizyczna	Data wykonania ćwiczenia: 17.11.2010 r.
Kierunek studiów: Inżynieria Materiałowa	Lepkość
Nr grupy: 1	Sławosz Baran Grzegorz Cios	Ocena:
Nr zespołu: 12

1. Wstęp:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesami transportu w płynach i metodami pomiaru lepkości cieczy.
2. Wykonanie ćwiczenia:

Wykonanie pomiaru dla wiskozymetru Ostwalda:

Przemyty wiskozymetr Ostwalda umieszczamy w statywie i za pomocą pipety odmierzamy 10 cm³ wody destylowanej, którą przelewamy do dolnego zbiorniczka. Zasysamy za pomocą gumowej gruszki wodę od górnego zbiorniczka do wysokości około 2 cm nad górny poziom. Puszczamy gruszkę i mierzymy czas opadania wody miedzy górną i dolną kreską górnego zbiorniczka za pomocą stopera. Czynność powtarzamy 4 razy. Analogicznie postępujemy z roztworami gliceryny mierząc czas ich przepływu 1 raz.

Wykonanie pomiaru za pomocą lepkościomierza Hopplera:

W wypoziomowanym lepkościomierzu przekręcamy zbiornik przyrządu i czekamy , aż kulka opadnie na dno. Następnie przywracamy normalne położenie zbiornika i obserwujemy opadanie kulki. Stoper należy włączyć gdy dolna krawędź kulki zrówna się z górną kreską a zatrzymać go należy gdy ta sama krawędź zrówna się z dolną kreską. Po zanotowaniu zmierzonego czasu opadania kulki pomiarowej przeprowadza się w ten sam sposób 2 następne pomiary i oblicza czas średni. Następnie podgrzewając badany olej , mierzy się czas opadania w temp. 40 i 60 stopni Celcjusza, przy czym każdorazowo pomiar powtarza się 3- krotnie i oblicza czas średni.

3. Zestawienie otrzymanych wyników:

Wiskozymetr Ostwalda: Lepkościomierz Hopplera:

CIECZ	Czas przepływy [s]
Woda destylowana	46,3
60% roztwór gliceryny	369,6
70% roztwór gliceryny	659,6
80% roztwór gliceryny	1680,8
Temperatura oleju [K]	Średni czas opadania kulki
293	28,5
320	7,2
331	4,0

4. Zestawienie wyników dla wiskozymetru Ostwalda:

Woda destylowana gliceryna 60% gliceryna 70% gliceryna 80%

(d=0,9982 g/cm³) (d=1,1533 g/cm³) (d=1,1808g/cm³) (d=1,2079 g/cm³)

t₁= 46,4 s t₁=369,6 s t₁= 659,6 s t₁= 1680,8s

t₂ =46,3 s

t₃ =46,4 s

t₄ =46,2 s
t_śr =46,3 s

Obliczamy względną lepkość badanej cieczy ze wzoru:

d_x - gęstość badanej cieczy
t_x - czas opadania badanej cieczy pomiędzy górną a dolną kreską
d₀ - gęstość cieczy wzorcowej (woda destylowana)
t₀ - czas opadania cieczy wzorcowej
' - lepkość względna cieczy badanej
_x - lepkość bezwzględna
_  lepkość cieczy wzorcowej

60% roztwór gliceryny:

70% roztwór gliceryny:

80% roztwór gliceryny:

Obliczamy wartość bezwzględną η_x ze wzoru:

η₀ dla wody =0,01005P

1P=0,1Pa*s

η₀=0,01005P=0,01005*0,1Pa*s=0,001005Pa*s

dla 60% roztworu gliceryny:

η_x=
=0,00927 Pa*s

dla 70% roztworu gliceryny:

η_x=
=0,0169 Pa*s

dla 80% roztworu gliceryny:

η_x=
=0,0432 Pa*s

Ciecz	tśr/s	ŋ^'	ŋx [Pa∙s]
woda destylowana	46,3	1	0.001
60% roztw.gliceryny	369,6	9,22	0.00927
70% roztw.gliceryny	659,6	16,85	0.0169
80% roztw.gliceryny	1680,8	43,93	0.0432

Na podstawie ekstrapolacji lepkość bezwodnej gliceryny wynosi ok. 155.

5. Zestawienie wyników dla lepkościomierza Hopplera:

Temperatura 293K Temperatura 320K Temperatura 331K

t₁= 28,6 s t₁=7,2 s t₁= 4,0 s

t₂ =28,4 s t₂ =7,2 s t₂ =4,1 s

t₃ =28,6 s t₃ =7,3 s t₃ =4,0 s

t_śr=28,5 s t_śr= 7,2 s t_śr= 4,0 s

Obliczanie lepkości dynamicznej oleju mineralnego:

K - stała charakterystyczna dla kulki i wiskozymetru
d_k - gęstość kulki = 8.146 g/cm³
d_c - gęstość cieczy = 0.888 g/cm³

K = 1.1947

lepkość oleju w temperaturze 293K:

η=
10^-3
s

lepkość oleju w temperaturze 320K:

η=
10^-3
s

lepkość oleju w temperaturze 331K:

η=
10^-3
s

Temperatura oleju [K]	Średni czas opadania kulki [s]	Lepkość dynamiczna 10^-3η[Pa*s]
293	28,5	247,12
320	7,2	62,43
331	4,0	34,0

Temperatura oleju [K]	1/T	ln(η)
293	0,00341	5,5
320	0,00312	4,13
331	0,00302	3,2

Obliczanie energii aktywacji lepkiego przepływu badanego oleju
i stałej A.

y=ax+b
y=5001x-11,54

a=



=5001[
*8,314
=41578,314

b=ln A

6. Wnioski:

Lepkość wyraźnie zależy od temperatury roztworu badanego oraz od jego stężenia (wzrost temperatury - spadek lepkości, wzrost stężenia - wzrost lepkości). Lepkość jest ważną cechą charakterystyczną cieczy, gdyż warunkuje szybkość takich procesów, jak wypływ przez otwory, przepływ przez rury cylindryczne czy ruch ciał o różnym kształcie w ośrodku ciekłym.

---