Krzysztof Dobrowolski Toruń 4.03.2002

Ćwiczenie nr 21: Zależność lepkości cieczy od temperatury . Wyznaczanie lepkości cieczy w wiskozymetrze Ostwalda .

I Wstęp teoretyczny :

Współczynnik lepkości kinematycznej υ definiujemy wzorem :

gdzie ρ- gęstość , η- współczynnik lepkości , natomiast jej jednostka w układzie cgs nosi nazwę stokes . Współczynnik lepkości cieczy , przeciwnie niż gazów jest malejącą funkcją temperatury dającą się zazwyczaj przedstawić równaniem Arrheniusa-Guzmana.

A, E - wielkości stałe charakterystyczne dla danej cieczy.

Wielkość E - jest to energia aktywacji lepkości. Wartości E wynoszą od 1 do 10kJ mol^-1, a więc stanowią 1/6 do 1/3 wartości molowego ciepła parowania cieczy. równanie dobrze opisuje zachowanie się cieczy niepolarnych.

Roztwory ciał stałych w ciekłych rozpuszczalnikach wykazują współczynnik lepkości wyższy od współczynnika lepkości rozpuszczalnika. Dla wielu substancji, m. in. wodnych roztworów elektrolitów , współczynnik lepkości roztworu zależy od stężenia według relacji:

a i b - stałe zależne od rodzaju roztworu i temperatury,

m - molalność

Pomiar współczynnika lepkości można wykonać kilkoma metodami. Jedną z nich stanowi

metoda Stokesa. Jej zasada polega na pomiarze szybkości opadania kulki w badanym ośrodku lepkim. Promień kulki i jej gęstość dobiera się tak, aby opadała ona ruchem jednostajnym i mierzy się czas opadania . Wówczas zachodzi równowaga trzech sił działających na kulkę:

r - promień kulki,

V - prędkość opadania kulki

f_t- siła tarcia

d- gęstość cieczy

f_w- siła wyporu

g- przyspieszenie ziemski

f_c - siła ciężkości

d_k = gęstość kulki

Porównując otrzymujemy :

Przyrząd do pomiaru współczynnika lepkości metodą Stokesa nazywa się wiskozymetr Hopplera.

Druga grupa metod opiera się na prawie Poisseuille'a, które określa objętość cieczy przepływającej w czasie t przez rurę o promieniu r i długości l pod działaniem panującej na końcach rury różnicy ciśnień (p₁-p₂)

Mierząc czasy wpływu równych objętości dwu różnych cieczy przez tę samą rurkę otrzymujemy z powyższego wzoru zależność:

, gdzie d - gęstość cieczy , t - czas przepływu cieczy

Na prawie Poisseuille'a oparta jest również metoda pomiaru lepkości gazu:

II. Literatura:

Pigoń K , Ruziewicz Z „ Chemia fizyczna `' , PWN W-wa 1986 , str . 126-130

Sobczyk L , Kisza A , Gatner K , Koll A „ Eksperymentalna chemia fizyczna `' PWN W-wa 1982 str 273-279

III. Wykaz substancji chemicznych stosowanych w zadaniu:

1. octan etylu nr karty charakterystyki 0028

2. alkohol etylowy nr karty charakterystyki 0044

IV. Oświadczenie :

Oświadczam , że zapoznałem się z kartami charakterystyk w/w substancji i znane mi są właściwości tych substancji , sposoby bezpiecznego postępowania z nimi oraz zasady udzielania pierwszej pomocy w nagłych wypadkach .

................................................................... Toruń 4.02.2002

---