SCHEMAT STANOWISKA POMIAROWEGO

Lepkość jest to właściwość cieczy polegająca na stawianiu oporu przy wzajemnym przesuwaniu się cząstek względem siebie. Ma ona miejsce jedynie przy ruchu cieczy i zależy zarówno od rodzaju cieczy, jak i jej temperatury.

Powyższy rysunek wyjaśnia mechanizm powstawania lepkości:

Dwie płytki równoległe do siebie ograniczają przestrzeń wypełnioną cieczą. Płytka dolna jest nieruchoma, górna zaś porusza się z prędkością V_o. Wobec lepkości cieczy poszczególne jej warstewki będą różnie się zachowywać: warstewka cieczy przylegająca do płytki nieruchomej będzie znajdować się wraz z nią w spoczynku. Warstewka cieczy górna, stykająca się bezpośrednio z płytką ruchomą, będzie przesuwać się wraz z płytką z prędkością V_o. Natomiast warstwy pośrednie cieczy poruszać się będą z różnymi prędkościami V, tym większymi im bliżej płytki ruchomej będą się one znajdować.

naprężenia styczne

gdzie:

ΔV / Δy - przyrost prędkości pomiędzy poszczególnymi warstewkami cieczy

μ - współczynnik proporcjonalności zwany dynamicznym współczynnikiem lepkości

Kinematyczny współczynnik lepkości wynosi:

ζ - gęstość cieczy

Lepkość cieczy maleje w miarę wzrostu temperatury, natomiast lepkość gazów zwiększa się z temperaturą. Lepkość cieczy określa się za pomocą przyrządów zwanych wiskozymetrami.

WISKOZYMETR ENGLERA

Aparat ten służy przede wszystkim do określenia względnego czasu wypływu lub lepkości wyrażonej w stopniach Englera ropy naftowej, płynnych materiałów pędnych i smarnych. Pomiar lepkości polega na pomiarze czas wypływu 200 cm³ badanej cieczy przy stałej temperaturze przez dyszę o dokładnie określonej długości i przekroju.

Lepkość cieczy przy danej temperaturze wyraża się w stopniach Englera wzorem:

gdzie:

t_c - czas wypływu badanej cieczy w sekundach

t_w - wartość „wodna” aparatu, tzn. czas wypływy 200 cm³ wody destylowanej przy

temperaturze 50^oC

BUDOWA WISKOZYMETRU ENGLERA (rys. 2)

Pojemnik pomiarowy (1), do którego wlewa się badaną ciecz, jest wewnątrz pozłacany. Na ścianie wewnętrznej naniesione są trzy znaki wskazujące prawidłowy poziom cieczy. Rura wypływowa (3) w dolnej części pojemnika umożliwia wypływ badanej cieczy po wyciągnięciu zatyczki (4). Za pomocą pokrętła (6) znajdującego się na pojemniku wody (5) można uruchomić mieszadło skrzydełkowe (7) w celu wymieszania cieczy termostatycznej. Ciecz termostatyczna podgrzewana jest za pomocą grzałki elektrycznej (8) umieszczonej w dolnej części pojemnika kąpieli wodnej. Do kontroli temperatury badanej cieczy służy termometr (9) umieszczony w tulei termometru (11) przechodzącej przez pokrywę (10) pojemnika pomiarowego. Temperatura cieczy termostatycznej kontrolowana jest za pomocą termometru (12), przymocowanego do ścianki pojemnika kąpieli wodnej. Napięcie zasilające grzałkę doprowadzane jest z regulatora tyrystorowego. Na pokrywie regulatora umieszczone jest pokrętło płynnej regulacji napięcia zasilającego grzałkę.

Rys. 2 Budowa wiskozymetru Englera

1 - pojemnik pomiarowy

2 - znak

3 - rura wypływowa

4 - zatyczka

5 - pojemnik kąpieli wodnej

6 - pokrętło mieszalnika

7 - skrzydełko mieszalnika

8 - grzałka

9 - termometr wewnętrzny

10 - pokrywka

11 - tuleja termometru

12 - termometr zewnętrzny

13 - uchwyt termometru

14 - pokrywka ochronna

PRZEBIEG ĆWICZENIA:

• Przygotowanie wiskozymetru do pomiaru:

1. Połączyć regulator napięcia z wiskozymetrem.

2. Załączyć regulator napięcia do sieci.

3. Napełnić pojemnik kąpieli wodnej (5) wodą destylowaną (0,5 l).

4. Odkręcić pokrywę ochronną (14).

5. Podstawić kolbę pomiarową bezpośrednio pod rurę wypływową (3).

• Ustalanie stałej przyrządu Englera t_w.

1. Wsunąć zatyczkę w otwór rury wypływowej.

2. Zalać pojemnik pomiarowy wodą destylowaną do poziomu trzech znaczków.

3. Przykryć pojemnik przykrywką (10).

4. Wprowadzić w uchwyty termometry.

5. Włączyć regulator napięcia. Pokrętłem regulatora ustalić takie parametry grzania, aby temperatura kąpieli wodnej i badanej cieczy w zbiorniku pomiarowym były jednakowe (50^oC).

6. Ustawić pod rurę wylewową kalibrowaną kolbę pomiarową.

7. Wyciągnąć zatyczkę i uruchomić stoper. Czas potrzebny do wypływu 200 ml wody o temperaturze 50^oC z pojemnika przez rurę wypływową nazywa się stałą przyrządu Englera t_w [s].

• Określanie lepkości ^oE zadanych cieczy.

1. Pod dokładnym umyciu pojemnika pomiarowego zalać go badaną cieczą.

2. Zmierzyć czas wypływu 200 ml zadanych cieczy t_c.

OBLICZENIA:

[^oE]

TABELA POMIAROWA

Temperatura	Stała przyrządu	Lepkość badanych cieczy w ^oE
^oC	tw [s]	15 W - 40	5 W - 40
40	55	5,85	6,85

WNIOSKI

W wyniku podgrzewania badanych cieczy w wiskozymetrze Englera do temperatury 40 oC zaobserwowałam, że lepkość tych cieczy zmalała, gdyż wypływały one dość szybko przez rurę wypływową. W normalnych warunkach czas wypływu byłby dużo dłuższy. Przy temperaturze 40 oC ciecz 15 W - 40 ma mniejszą lepkość niż ciecz 5 W -40.

---