Numer ćwiczenia: 16	Temat ćwiczenia: Wpływ stężenia i temperatury na lepkość roztworów	Data wykonania ćwiczenia: 17.03.2014 r.
				Data oddania sprawozdania: 19.03.2014 r.
Grupa: A2	Góralik Monika	Nazwisko sprawdzającego: dr Joanna Lewandowska-Łańcucka
Uwagi:		Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było zbadanie, jaki wpływ na lepkość roztworów sacharozy ma stężenie oraz temperatura.

2. Wykonanie.

• Sporządzono 50 % roztwór sacharozy poprzez odważenie 50 g tego cukru, przeniesienie go do kolby miarowej na 100 cm³ i dokładne rozpuszczenie w wodzie

• Całość wyjściowego roztworu przeniesiono do cylindra miarowego i ustawiono pod końcówką pomiarową wiskozymetru rotacyjnego

• Końcówkę zanurzono w roztworze i dokonano pomiaru lepkości

• Z cylindra odciągnięto za pomocą automatycznej pipety 10 cm³ roztworu, rozcieńczono
  10 cm³ wody i dokonano kolejnego pomiaru

• Dokonano kolejnych 3 rozcieńczeń, dla których wykonano pomiar lepkości

• Roztwór z cylindra przeniesiono do zlewki

• W wiskozymetrze Hoepplera dokonano pomiarów lepkości wody oraz końcowego roztworu sacharozy w temperaturze pokojowej (23,5 °C) oraz w dwóch wyższych (28 °C i 33 °C)

3. Wyniki i opracowanie.

Tabela1.: wyniki pomiarów dla roztworów sacharozy w temperaturze 23 °C

Croztworu [%]	d [g/cm^3]	η [mPa*s]	wykorzystanie skali [%]
50	1,2374	15	50
45	1,2072	11,79	39,3
40,5	1,1791	9,69	32,3
36,45	1,1579	8,88	29,6
32,805	1,1375	7,5	25

Lepkości obliczono z iloczynu wykorzystania skali i wartości jej maksimum (30 mPa*s)

Narysowano wykres zależności lepkości od stężenia i sprawdzono zgodność jego przebiegu z prawem Einsteina.

Wykres1.: zależność lepkości roztworów sacharozy od stężenia

Na podstawie wyników pomiaru czasu opadania kulki w wiskozymetrze Hoepplera oraz znajomości wzoru na lepkość cieczy badanej tym przyrządem (bazującego na prawie Stokesa):

gdzie:

η - lepkość badanego roztworu

η₀ - znana lepkość rozpuszczalnika (tu: wody)

d_k - gęstość szklanej kulki wiskozymetru (2,233 g/cm³)

d_x - gęstość badanego roztworu

d₀ - gęstość rozpuszczalnika (wody)

obliczono lepkości końcowego roztworu sacharozy w kilku temperaturach.

Tabela2.: wyniki pomiarów dla wody w różnych temperaturach

T [K]	d [g/cm^3]	t1 [s]	t2 [s]	tśr [s]	η [mPa*s]
296,5	0,9975*	13,65	13,55	13,6	0,9336**
301	0,9962	12,93	13,04	12,99	0,8351
306	0,9947	12,03	12,08	12,06	0,7519

*-gęstość dla temperatury zbliżonej do temperatury pomiaru (296 K)

**-lepkość dla temperatury zbliżonej do temperatury pomiaru (296 K)

Tabela3.: wyniki pomiarów dla końcowego roztworu sacharozy (32,805%) w różnych temperaturach

T [K]	d [g/cm^3]	t1 [s]	t2 [s]	tśr [s]	η [mPa*s]
296,5	1,1375	36,23	36,18	36,21	2,2040
301	1,1355	31,71	31,79	31,75	1,8112
306	1,1334	27,1	27,01	27,06	1,4981

Na podstawie znajomości wyników obliczeń lepkości z pomiarów wiskozymetrem Hoepplera,
równania Arrheniusa-Guzmána:

gdzie:

η - lepkość roztworu

A - stała charakterystyczna dla cieczy

E - energia aktywacji lepkości

R - stała gazowa (8,31446 J/mol*K)

i wykresu zależności logarytmu naturalnego lepkości od odwrotności temperatury można wyznaczyć energię aktywacji lepkości roztworu sacharozy.

Wykres2.: zależność logarytmu naturalnego lepkości od odwrotności temperatury

Równanie prostej regresji liniowej odpowiada równaniu:

gdzie ln(A) odpowiada wyrazowi wolnemu, a E/R współczynnikowi kierunkowemu.

b=-11,641

a=3684,755

E=a*R=3684,755*8,31446=30636,748 J/mol

4. Wnioski.

Wykonane ćwiczenie pozwoliło na zbadanie zależności lepkości roztworu sacharozy od stężenia oraz temperatury. Na wykresie 1. można zauważyć, że im wyższe stężenie roztworu, tym wyższa jego lepkość. Zgodnie z prawem Einsteina lepkość powinna rosnąć liniowo wraz ze stężeniem roztworu, jednak pewne czynniki, takie jak solwatacja cząsteczek substancji rozpuszczonej oraz oddziaływania między nimi powodują odstępstwa od niego i jest to zauważalne na wykresie. Dla niższych stężeń (C_p≤45%) zgodność z prawem Einsteina jest zachowana - lepkość rośnie liniowo, natomiast dla bardziej stężonego roztworu (C_p>45%) widać niewielkie odstępstwo. Na wyniki pomiaru lepkości wiskozymetrem rotacyjnym mogła mieć wpływ niepewność pomiaru urządzenia. Z wyników pomiaru lepkości wiskozymetrem Hoepplera wynika, że wraz ze wzrostem temperatury lepkość roztworu maleje. Zauważono też, że wyniki pomiarów obliczone ze wzoru na lepkość cieczy badanej
w wiskozymetrze Hoepplera drastycznie się różnią od wyników pomiaru wiskozymetrem rotacyjnym, co może wpływać w pewnym stopniu na przebieg wykresu 2. (będącego mimo tego zgodnym
z równaniem Arrheniusa-Guzmána) oraz obliczoną na jego podstawie wartość energii aktywacji lepkości, która wynosi 30636,748 J/mol, jednak ze względu na brak znajomości wartości literaturowej trudno stwierdzić, w jakim stopniu eksperymentalna wartość odbiega od niej. Na błędy pomiaru wiskozymetrem Hoepplera mogło mieć wpływ złe wypoziomowanie przyrządu oraz niepewności pomiaru czasu opadania kulki. Błędy w sporządzaniu i rozcieńczaniu wyjściowego roztworu sacharozy oraz niepewność pomiaru temperatury miały wpływ na wyniki pomiarów obydwoma przyrządami.

---