lepkość

Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy.

  1. Wstęp teoretyczny

Płyny - substancje które zmieniają swój kształt w zależności od naczynia, w którym się znajdują. Do płynów zalicza się gazy i ciecze.

Lepkość - właściwość płynów charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Opór wywołany jest siłą skierowaną przeciwnie do kierunku płynięcia.

Przepływ laminarny - przepływ, w którym kolejne warstwy płynu nie ulegają mieszaniu (w odróżnieniu od ruchu turbulentnego, burzliwego). Przepływ taki zachodzi przy małych prędkościach przepływu, gdy liczba Reynoldsa nie przekracza tzw. wartości krytycznej.

Przepływ burzliwy - przepływ charakteryzujący się występowaniem wirów, turbulencji za przepływającym ciałem. Przepływ taki zachodzi przy dużych prędkościach przepływu.

Liczba Reynoldsa – parametr pozwalający w przybliżeniu określić zachowanie płynu.

Re = v ρ l/ η

v – prędkość przepływu

ρ – gęstość cieczy

l – długość przepływu

η - lepkość

Prawo Stokesa dla kuli

F = - 6πηvr

Wzór na współczynnik lepkości:

  1. Pomiary kuli:

a) średnica

Nr kulki Średnica [mm]
1 3,17
2 3,17
3 3,17
4 3,17
5 3,17

Średnia : 3,17 mm

d = 3,17 mm

r = 1,585 mm

Śruba mikrometryczna ma działkę elementarną (d) równą 0,01 mm. Niepewność standardowa typu B ma wartość:


$$u\left( d \right) = \frac{d}{\sqrt{3}} = \frac{0,01\text{mm}}{\sqrt{3}} = 0,00577\text{mm}$$

u(r) = u(d)/2 = 0,00289 mm

Z powodu braku rozrzutu wyników pomiarów nie obliczamy niepewności standardowej typu A.

Średnica:

d=3,17(577) mm

Promień:
r= 1,585(2,89) mm

b) masa

masa bibułki : 0,450 g

masa kulki : (1,084 g – 0,450 g)/ 5 = 0,127 g

gęstość kulki : ρ = 7,614 g/cm3

  1. Dane pomiarowe

a) Średnice wewnętrzne rur:

a) z gliceryną: Φ = 40,0(3)mm

b) z olejem: Φ = 40,0(3)mm

b) Gęstości cieczy :

a) gliceryna: ρ = 1,261 g/cm3

b) olej: ρ = 0,867 g/cm3

  1. Obliczanie prędkości granicznej oraz współczynnika lepkości:

  1. Oleju

- prędkość graniczna

Lp. t [s]
1 4,88
2 4,94

s = 0,6 m

u(s) = 0,001 m

tśr = (4,88+4,94)/ 2 = 4,91 s

0,2 s

vgr = s/tśr = 0,6m / 4,91 s = 0,122m/s

Do obliczenia s1 posłużono się wzorem:


$$s_{1} = V_{\text{gr}}\tau(\ln\frac{V_{\text{gr}}\tau}{s} - 1)$$

gdzie:

$\tau = \frac{1}{B}$ s = 2r

- współczynnik lepkości

s1 = -1,044cm

  1. Gliceryny

- prędkość graniczna

Lp. t [s]
1 23,44
2 23,54

s = 0,6 m

u(s) = 0,001 m

tśr = 23,49s

0,2 s

vgr = s/tśr = 0,6 m / 23,49 s = 0,026 m/s

Do obliczenia s1 posłużono się wzorem:


$$s_{1} = V_{\text{gr}}\tau(\ln\frac{V_{\text{gr}}\tau}{s} - 1)$$

gdzie:


$$\tau = \frac{1}{B}$$


s = 2r

-współczynnik lepkości

s1 = -0,0704cm

Błędne wyniki wartości położenia górnego znacznika wysokości względem powierzchni wynikają z tego że:

- prędkość początkowa kulki na powierzchni cieczy nie była bliska zeru

- nie było przepływu laminarnego

- kulka miała dużo większą gęstość niż badane ciecze

Wyniki pomiarów:

a) gliceryna :

l = 130 cm = 1,3 m

Nr pomiaru: Czas [s]
1 47,40
2 47,40
3 47,38
4 47,46
5 47,51

Średnia czasu : 47,43 s

Vgr = l/t = 1,3 m / 47,43 s = 0,0274 m/s

b) olej : l = 130 cm = 1,3 m

Nr pomiaru: Czas [s]
1 10,78
2 10,78
3 10,75
4 10,78
5 10,78

średnia : 10,77 s

Vgr = l/t = 1,3 m / 10,77 s = 0,1207 m/s

Na niepewności systematyczne pomiarów (wynikające z dokładności przyrządów) składają się:

Błąd wyznaczenia prędkości granicznej wyznaczono zgodnie ze wzorem na niepewność złożoną:


$$\Delta v_{\text{gr}} = \sqrt{{(\frac{\partial v_{\text{gr}}}{\partial s})}^{2}*{(\Delta s)}^{2} + \ {(\frac{\partial v_{\text{gr}}}{\partial t})}^{2}*{(\Delta t)}^{2}}$$

Niepewności wyznaczenia prędkości granicznej w glicerynie i oleju wynoszą:

Olej: 0,0022m/s

Gliceryna: 0,00012m/s

Ostateczne wyniki są postaci:

V oleju = 0,1207 (0,0022) m/s

V gliceryny = 0,0274(0,00012) m/s

Lepkość cieczy

Korzystając ze wzorów zamieszczonych na początku sprawozdania wyznaczamy lepkość cieczy

  1. gliceryna

η= 1,085 Pa * s
  1. olej

η= 0,108 Pa * s

Dla oleju:

Δ η = 0,0021 Pa*s

Dla gliceryny:

Δ η =0,0054 Pa*s

Wnioski:

Na podstawie kilku pomiarów udało nam się wyznaczyć współczynniki lepkości dla gliceryny i oleju . Tak jak przypuszczaliśmy współczynnik ten okazał się większy dla gliceryny.

Otrzymane wyniki zostały porównane z wartościami współczynników lepkości z tablic fizycznych (współczynnik lepkości gliceryny dla 20oC– 1,495 Pa * s, dla 25oC- 0,934 Pa * s

[źródło: http://www.if.pwr.wroc.pl/lpf/informacje/mpl.pdf] ).

Nieznaczne rozbieżności wynikać mogą z:

- niedokładności mierzenia czasu przepływu kulek przez cylinder,

- asymetrii ruchu kulek w rurze,

- niedokładnego wyczyszczenia kulek,

- niespełnienia warunku, że prędkość początkowa kulek powinna wynosić 0 m/s

Wartość współczynnika lepkości wyznaczona przez z nas nie ma jednak dużego zastosowania praktycznego, gdyż brak jest pomiarów temperatury, a jak wiadomo ma ona decydujący wpływ na wynik wyznaczanego parametru.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Lepkość-sciaga, Elektrotechnika AGH, Semestr II letni 2012-2013, Fizyka II - Laboratorium, laborki,
Wyznaczanie współczynnika lepkości metodą Stokesa 3, Sprawozdania
lepkość cieczy edwqed, Technologia chemiczna, Fizyka, semestr 2, Laborki, Sprawozdania
Mech- Badanie zależności współczynnika lepkości cieczy od te, Sprawozdania - Fizyka
Lepkość, Eksploatacja maszyn i urządzeń, eksploatacja maszyn i urządzeń rolniczych
LEPKOŚĆmm, Biotechnologia, Fizyka, Labolatorium
wspołczynnik lepkości cieczy
3 lepkość ?rdziej do rozszerzenia krótka?f w normie
chemia fizyczna wykłady, sprawozdania, opracowane zagadnienia do egzaminu Sprawozdanie ćw 7 zależ
współczynnik lepkości
Mechanika płynów sprawozdanie 1 współczynnik lepkościs
sprawozdanie lepkość cieczy
sprawozdanie lepkośc oleju
Współczynnik lepkości powietrza
lepkosc2
Pomiar współczynnika lepkości cieczy
Sprawozdanie [3] Lepkosc i gestosc
Pomiar lepkości olejów
lepkość

więcej podobnych podstron