Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej
Nazwisko i imię Kunz Robert studenta:							Instytut i symbol grupy BDb 4.2
Data wykonania ćwiczenia: 97-04-28		Symbol ćwiczenia:9.2	Temat zadania: Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Ostwalda.
Zaliczenie:			Ocena:	Data:	Podpis

1.Tabela pomiarów.

Ciecz wzorcowa				Ciecz badana
t0		r0	h0	t		r	h	n
s	s			s	s
172				143
170				144
171	170,75	996,9	0,879	144	143,50	769
170				143

-obliczenia:

2.Cęść teoretyczna.

Zjawisko tarcia wewnętrznego zwanego lepkością związane jest z ruchem polegającym na przemieszczaniu się różnych części tego samego ciała względem siebie. Lepkość wykazują ciała we wszystkich stanach skupienia, chociaż niektóre z nich w bardzo niskich tempera-turach przechodzą w stan nadpłynności, w którym ich lepkość równa jest zeru.

Lepkością nazywa się właściwość ciał polegającą na występowaniu sił oporu, wywoływanych siłami zewnętrznymi, powodującymi odkształcenia ciał stałych, a płynięcie cieczy i gazów. Przy analizie płynów odstępuje się od ich budowy cząsteczkowej, traktując je jako ośrodki ciągłe tzn. Rozmieszczone w sposób ciągły w zajmowanej przez nie przestrzeni. Przy takim podejściu wykorzystuje się najczęściej metodę Eulera, która podaje zależność wektora prędkości przepływu płynu od współrzędnych przestrzennych i czasu:

.

Ciecze traktować możemy jako substancję lepką i nieściśliwą. Przepływ jej może mieć charakter laminarny - warstwowy. Siły oporu występujące w trakcie przepływu cieczy przy przesuwaniu się jednych warstw względem drugich powodują, że warstwa poruszająca się szybciej działa siłą przyspieszającą na warstwę poruszającą się wolniej i odwrotnie.

Wartość siły tarcia wewnętrznego dla przepływu laminarnego podaje wzór Newtona:

gdzie h jest współczynnikiem lepkości dynamicznej, jest zmianą prędkości ruchu warstw na jednostkę długości w kierunku wewnętrznej normalnej do powierzchni warstwy. Wynika z tego więc, że współczynnik lepkości dynamicznej jest równy liczbowo sile statycznej jaka powinna działać na powierzchnię 1m² warstwy cieczy o grubości 1m, aby górna powierzchnia tej warstwy poruszała się z prędkością o 1 m/s większą niż dolna.

Jednostką współczynnika tarcia wewnętrznego jest niutonosekunda na metr kwadratowy:

.

Często używa się również współczynnika lepkości kinematycznej n. Oblicza się go jako stosunek współczynnika lepkości dynamicznej do gęstości cieczy .

.

Współczynnik lepkości dynamicznej zależy od rodzaju cieczy, temperatury i ciśnienia. Jego wartość określa wzór:

gdzie E_a jest energią aktywacji przepływu lepkiego, k - stałą Boltzmana, T - temperatura w skali Kelvina.

W metodzie Ostwalda, współczynnik lepkości wyznacza się w oparciu o badanie przepływu cieczy w rurze. Jeżeli ciecz przepływająca przez rurę posiada odpowiednio małą prędkość, to jej ma charakter przepływu laminarnego. Ważnym charakteryzującym przepłw cieczy jest liczba Reynoldsa, która dla przepływu cieczy w rurze okrągłej jest równa:

Przepływ laminarny przechodzi w turbulentny gdy Re>Re_kr zależy również od gładkości ścianek rury i sposobu prowadzeni cieczy w rurze. Dla rur okrągłych o gładkich ściankach

Re_kr=2300.

Istnieje duża różnorodność wiskozomwtrów. W praktyce używa się prawie wyłącznie takich, których stałe aparaturowe dają się wyznaczyć przy użyciu cieczy o znanej lepkości.

Jednym z takich z takich przyrządów jest wiskozometr kapilarny Oswalda. Jest to naczynie w kształcie litery U-rurki, składająca się z dwu zbiorników oraz kapilary. Ponad i pod zbiornikiem znajdują się kreski. Przemieszczeniu się górnego poziomu cieczy pomiędzy kreskami odpowiada przepływ cieczy o objętości roboczej. Czas przepływu tej objętości cieczy można łatwo zmierzyć. Najczęściej przyrząd ten jest mocowany w uchwycie i umieszczany w kąpieli wodnej o temperaturze pokojowej. Pozwala to na zmniejszeniu wahań temperatury w czasie pomiaru.

Jeżeli do pomiarów weźmiemy takie same objętości cieczy-cieczy badanej. Wtedy:

3.Opis wykonania ćwiczenia .

Przed wykonaniem pomiaru wiskozymetr należy dokładnie umyć wodą destylowaną, a następnie badaną cieczą. Przy pomocy strzykawki wpuszczamy do zbiornika ciecz badaną. Odłączając strzykawkę obserwujemy opadanie cieczy, i mierzymy czas. Potem wykonujemy to samo z cieczą wzorcową.

---