Laboratorium Katedry Inżynierii Procesowej Politechnika Opolska	Kamil Adamaszek III IChiP 2014/2015
Laboratorium z operacji i procesów mechanicznych Ćwiczenie nr 4 Wyznaczanie napięcia powierzchniowego cieczy
Ćwiczenie odrobiono: 14.11.2014	Sprawozdanie złożono: 21.11.2014

1. Cel ćwiczenia

Wyznaczenie napięcia powierzchniowego metodą pęcherzykową i metodą rozrywania warstewki.

2. Przebieg ćwiczenia

Metoda rozrywania warstewki

1. Do czystego pojemnika nalano cieczy badanej,

2. Zmierzono temperaturę i umieszczono ją w urządzeniu, następnie zanurzono pręcik w cieczy badanej oraz wykalibrowano przyrząd.

3. Następnie zwiększano powoli siłę działającą na pręcik, aż do momentu oderwania się od cieczy.

4. Odczytaną masę zanotowano w tabeli.

5. Po podwyższeniu temperatury cieczy pomiar powtarzano jak w punktach 2-4

Metoda pęcherzykowa

1. Zlewkę napełniono cieczą badaną

2. Zmierzono temperaturę cieczy badanej

3. Zanurzono kapilarę w cieczy na głębokość h= 35 mm

4. Zwiększając ciśnienie pompką obserwowano wskazania na U-rurce, zwiększano ciśnienie w układzie do chwili wypchnięcia pęcherzyka powietrza.

5. Odczytaną wartość ciśnienia zanotowano w tabeli

6. Po podgrzaniu cieczy powtarzano pomiar wykonując kolejno punkty 2-5

3. Tabela pomiarowa i obliczenia

Lp	temp	h	U-rurka	Średnia
	[C]	[cm]	[mm]
1	22,5	3,5	180	146
			170
			140
			110
			130
2	24	3,5	130	138
			140
			140
			150
			130
3	27	3,5	160	126
			100
			140
			120
			110
4	30	3,5	120	94
			80
			100
			90
			80
5	34	3,5	55	52
			50
			50
			50
			55

Dane Tablicowe

g= 9,81 m/s²

d_kapilary= 0,348 * 10^-3 m

Gęstość obliczono przez interpolację wyników jednego z wcześniejszych laboratoriów.

Zależność gęstości od temperatury została opisana poniższym wzorem :

ρ= -0,4703*T + 934,09

ρ₁ = −0, 4703 * 22, 5 + 934, 09 = 923, 5 kg/m³

ρ₂ = −0, 4703 * 24 + 934, 09 = 922, 8 kg/m³

ρ₃ = −0, 4703 * 27 + 934, 09 = 921, 4 kg/m³

ρ₄ = −0, 4703 * 30 + 934, 09 = 920 kg/m³

ρ₅ = −0, 4703 * 34 + 934, 09 = 918, 1 kg/m³

Metoda pęcherzykowa

$$\gamma = \frac{d*g}{2}(\rho_{\text{cm}}*h - \rho_{c}*h)$$

1.$\gamma = \frac{\frac{0,348}{1000}*9,81}{2}\left( 998,2\ *\frac{146}{1000} - 923,5*\frac{35}{1000} \right) =$ 0,1936 N/m

2. $\gamma = \frac{\frac{0,348}{1000}*9,81}{2}\left( 998,2\ *\frac{138}{1000} - 922,8*\frac{35}{1000} \right) =$ 0,18 N/m

3.$\ \gamma = \frac{\frac{0,348}{1000}*9,81}{2}\left( 998,2\ *\frac{126}{1000} - 921,39*\frac{35}{1000} \right) =$ 0,1596 N/m

4.$\ \gamma = \frac{\frac{0,348}{1000}*9,81}{2}\left( 998,2\ *\frac{94}{1000} - 919,98*\frac{35}{1000} \right) =$ 0,1052 N/m

5. $\gamma = \frac{\frac{0,348}{1000}*9,81}{2}\left( 998,2\ *\frac{146}{1000} - 923,5*\frac{35}{1000} \right) =$ 0,0,0338 N/m

Metoda rozrywania

	Temperatura	masa	Średnia masa
LP	[C]	[mg]	[mg]
1	24,5	191	194,3333
		206
		186
2	27	176	174,6667
		172
		176
3	31,5	178	174
		174
		174

L=33,5 mm

$$\gamma = \frac{\text{mg}}{l}$$

1. $\gamma = \frac{194,3*10^{- 6}*9,81}{0,0335} = 0,0569\ N/m$

2. $\gamma = \frac{174,7{*10}^{- 6}*9,81}{0,0335} = 0,0511\ N/m$

3. $\gamma = \frac{175,3*10^{- 6}*9,81}{0,0335} = 0,051\ N/m$

4. Wnioski

Napięcie powierzchniowe maleje wraz ze wzrostem temperatury. W metodzie pęcherzykowej przyrząd mógł mieć zbyt niski poziom wody co powodowało zawyżenie odczytanego ciśnienia przez pojawienie się pęcherzyków powietrza.
W metodzie rozrywania przyczyną błędów pomiarowych mogła być niemożność wykalibrowania przyrządu z odpowiednią precyzją oraz zbyt szybkie zwiększanie siły pokrętłem.