Krzysztof Rajda Data ćwiczenia :28.02.2012

Zbigniew Kosar

Kamil Czerny

Tomasz Brachaczek

WBMiI

Studai Stacjonarne

MiBM

Sprawozdanie nr 1

Temat: Pomiar lepkości cieczy wiskozymetrem Höpplera

1.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z jedną z czterech podstawowych metod pomiaru współczynnika lepkości w postaci metody Stokesa oraz wpływem jaki wywierają na jego wartości zmiany temperatury.

2.Lepkość

Lepkość zwana inaczej tarciem wewnętrznym jest zjawiskiem wpływającym w bardzo istotny sposób zarówno na przepływ cieczy .. Termin „tarcie wewnętrzne” wiąże się z tym, że jeżeli w przemieszczaniu się ciał stałych siły tarcia istnieją tylko na ich powierzchniach zewnętrznych, to w cieczach wpływ lepkości ujawnia się w całej ich objętości. Współczesne pojmowanie zjawiska lepkości zawdzięczamy Izaakowi Newton’owi, który w 1687, sformułował prawo zwane współcześnie prawem tarcia Newtona

Określa ono iż naprężenia styczne t wywołane przepływem są wprost proporcjonalne do prędkości ścinania . Współczynnikiem proporcjonalności tej zależności a zarazem miarą zjawisk lepkościowych jest współczynnik (dynamniczny) lepkości .

Zgodnie z prawem Stokesa, prędkość opadania kulki w cieczy jest proporcjonalna do lepkości cieczy. Mierząc czas opadania kulki na ściśle odmierzonym odcinku rury obliczymy współczynnik lepkości dynamicznej:

-dynamiczny współczynnik lepkości ;

- gęstość materiału kulki ;

gęstość badanej cieczy;

współczynnik proporcjonalności, zwany stałą kulki

-czas opadania kulki na ustalonej długości drogi;[s]

3.Skład stanowiska pomiarowego

W skład stanowiska pomiarowego wchodzi wiskozymetr Höpplera, ultratermostat i stoper oraz areometr, służący do zmierzenia gęstości badanej cieczy.

Wiskozymetr Höpplera składa się z nachylonej do pionu pod kątem 10° rurki szklanej (1), otoczonej płaszczem wodnym (2), wyposażonym w grzałkę elektryczną (3). Takie umieszczenie rurki umożliwia zmiany temperatury badanej cieczy i utrzymywanie jej na stałym poziomie w czasie pomiaru (w przypadku zastosowania termostatu połączonego z płaszczem wodnym). Rurka pomiarowa wyposażona jest w gwintowane pokrywy (4) i (5), umożliwiające jej napełnianie oraz wprowadzenie kulki (6). Całość zamocowana jest do statywu (7) za pomocą przegubu (8). Umożliwia to obrót rury pomiarowej o 180°. Trzpień (9) służy do ustalenia położenia początkowego. Warunkiem prawidłowego pomiaru jest dokładne wypoziomowanie przyrządu za pomocą śrub (10).

4.Obliczenia dla temperatury 22,5 [C]

Średni czas opadania kulki na ustalonej długości drogi

Współczynnik lepkości dynamicznej

Współczynnik lepkości dynamicznej odczytany z tablic

Błąd względny pomiaru współczynnika lepkości dynamicznej

Współczynnik lepkości kinematycznej obliczeniowy

Współczynnik lepkości kinematycznej tablicowy

Błąd względny pomiaru współczynnika lepkości kinematycznej

5.Tabela wyników obliczeń

Badana ciecz:H2O
Lp.
-
1
2
3
4
5
6

6.Wnioski

Wraz ze wzrostem temperatury wody współczynnik lepkości dynamicznej maleje. Efekt ten związany jest z tym, że przemieszczanie się cząsteczek w objętości cieczy jest uwarunkowane posiadaniem przez nie odpowiednio dużej energii wystarczającej do pokonania ograniczających ją oddziaływań międzycząsteczkowych i umożliwiającej zmianę położenia. Uzyskanie tej energii jest możliwe właśnie dzięki wzrostowi temperatury. W rezultacie, im wyższa temperatura, tym bardziej swobodny staje się ruch cząsteczek, a w konsekwencji współczynnik lepkości maleje .