Metody pomiaru lepkosci cieczy

Znane sa liczne metody wyznaczania lepkosci cieczy. Do najczesciej stosowanych

nale_a metody oparte na pomiarze szybkosci przepływu cieczy przez rurke kapilarna oraz

metody oparte na pomiarze szybkosci opadania kulki w badanej cieczy.

a) Wiskozymetr Ostwalda

Działanie wiskozymetrów kapilarnych opiera sie na równaniu Poiseuille’a, zgodnie, z którym objętość cieczy V przepływająca w czasie t przez kapilarę o promieniu R i długości l pod wpływem różnicy ciśnień Δp wynosi:

$$V = \frac{\pi \bullet R^{4} \bullet p \bullet t}{8 \bullet \eta \bullet l}$$

Przykładem wiskozymetru kapilarnego jest wiskozymetr Ostwalda przedstawiony na poniższym rysunku.

b) Wiskozymetr Hopplera

W wiskozymetrze Hopplera miara lepkości jest prędkość opadania kulki (o znanych

wymiarach i gęstości) w badanym ośrodku pod wpływem stałej siły zewnętrznej (zwykle siły

ciężkości. Wiskozymetr Hoppela służy do dokładnych pomiarów lepkości gazów i cieczy

przezroczystych o charakterze newtonowskim. Przy zachowaniu poprawnej temperatury

próbki, lepkościomierz z opadająca kulka jest najdokładniejszym z wiskozymetrów.

c) Wiskozymetr Englera

Lepkość wyznacza sie na podstawie czasu przepływu określonej ilości płynu przez odpowiednio skalibrowane rurki kapilarne pod działaniem znanej różnicy ciśnień.

Wiskozymetr Englera stosowany jest głównie do wyznaczania lepkości olejów i smarów.

d) Metoda wibracyjna

Zasada działania polega na pomiarze wartości wyidukowanego napięcia ( e ) w cewce

pomiarowej, którego amplituda zależy od amplitudy i częstotliwości sygnału z generatora oraz od lepkości badanej cieczy, która stanowi opór dla ruchomego rdzenia.

Warianty położenia płytki drgającej

- płytka drgająca pionowo – brak siły oporu, duże napięcie wyidukowane w cewce pomiarowej dla każdej lepkości,

- płytka drgająca poziomo,

1. Obliczam lepkość dynamiczną badanego roztworu w kolejnych temperaturach.

(zestawione w tabeli)

- T[K]=t[⁰C]+273

• wyznaczam średni czas opadania kulki na podstawie 3 pomiarów

• obliczam lepkość badanego roztworu z wzoru

Obliczenie gęstości badanej cieczy.

Dane:

V_p = 10 [ml]

m_c = 10, 0159 [g]

d₀ = m_c/V_p

d₀= 10,0159/10 = 1,002

Obliczam lepkość badanego roztworu z wzoru

gdzie; k – stała kulki wynosząca 0,0977

t – czas opadania kulki

d – gęstość kulki wynosząca 2,4258 [g/cm³]

d₀ – gęstość cieczy 1,002 [g/cm³] Dane do wykresu

:

2. Wykres zależności logarytmu lepkości cieczy od odwrotności temperatury. (dołączony do opracowania)

3.Wyznaczam stale w równaniu opisującym zależność lepkości od temperatury – przy pomocy programu Stats i metody regresji liniowej.

y=ax+b

z regresji liniowej otrzymujemy równanie

y=1037,49x-2,619

po podstawieniu otrzymujemy równanie opisujące zależność lepkości od temperatury tzw. równanie Arrheniusa-Guzmanna

Wnioski:

Celem doświadczenia było wyznaczenie zależności lepkości cieczy od temperatury. Na podstawie wykonanych pomiarów i odpowiednich obliczeń wynika, że lepkość cieczy maleje wraz ze wzrostem temperatury. Z wykresu można również odczytać iż jest to zależność liniowa zbieżna z regresją liniową w 99%