PK WIiTCh GR. 34	Ćwiczenie: 4	Data: 18.01.2001
1. Mielnik Michał 2. Blanda Sabina 3. Aleksandrowicz Zofia	Temat: Wyznaczanie lepkości i napięcia powierzchniowego cieczy	Ocena:

1. Wstęp:

Lepkość jest własnością materii we wszystkich stanach skupienia. Najmniej lepkie są gazy, bardziej lepkie ciecze, najbardziej lepkie ciała stałe. Powodują ją siły międzycząsteczkowe, które sprawiają, że przy przesuwaniu się jednych warstw względem drugich występuje opór, zwany tarciem wewnętrznym lub lepkością. Od strony warstwy poruszającej się szybciej działają na cząsteczki warstwy poruszającej się wolniej siły przyspieszające i odwrotnie. Siły odpowiedzialne za powstanie tarcia międzycząsteczkowego są wprost proporcjonalne do powierzchni trących i różnicy prędkości przesuwania się warstw, a odwrotnie proporcjonalne do odległości między tymi powierzchniami. Zależności te obrazuje równanie Newtona:

Współczynnik
nazywamy lepkością.

Lepkość jest funkcją temperatury wprost proporcjonalną dla gazów, a odwrotnie proporcjonalną dla cieczy. Wynika to z różnic charakterów lepkości dla cieczy i gazów. W gazach lepkość jest wywoływana przekazywaniem energii i pędu podczas zderzeń dlatego rośnie wraz z ilością zderzeń. W cieczach lepkość spowodowana jest działaniem sił przyciągania międzycząsteczkowego dlatego maleje wraz ze wzrostem odległości między nimi.

Zależność dla cieczy przedstawia równanie:

2. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest określenie zależności lepkości badanej cieczy od temperatury za pomocą metody Hopplera.

3. Aparatura i odczynniki:

• wiskozymetr Hopplera z kompletem kulek

• ultratermostat

• planometr

• stoper

• roztwór glikolu w wodzie

4. Sposób wykonania ćwiczenia:

Sporządzono zadany roztwór 55% gliceryny w wodzie, którym napełniono rurkę wiskozymetru podłączonego do ultratermostatu. Do napełnionej rurki wrzucono odpowiednio dobrana kulkę, a następnie szczelnie zamknięto aparat tak aby nie pozostawić w nim powietrza.

Pomiar wykonywano przez ustawienie kulki w górnej części rurki i odmierzenie czasu jej opadania dla poszczególnych temperatur.

Gęstość cieczy wykonano metodą piknometryczną.

5. Wnioski:

Z wykresu można wywnioskować, że lepkość badanej mieszaniny maleje wykładniczo wraz ze wzrostem temperatury. W logarytmicznym układzie współ rzędnych dla funkcji
=f(1/T) opisującej badaną zależność wykres rośnie logarytmicznie.

Wyznaczanie napięcia powierzchniowego cieczy metodą pęcherzykową

1.Wstęp

Cząsteczki znajdujące się na powierzchni cieczy mają pewien nadmiar energii swobodnej w porównaniu do cząsteczek tej samej cieczy wziętych z wnętrza fazy. Wynika to z następującego zjawiska: siły działające na cząstkę otoczoną równomiernie ze wszystkich stron przez inne cząstki (wewnątrz fazy ) równoważą się. Inaczej jest gdy cząstka znajduje się na powierzchni fazy. Wtedy siły przyciągania ze strony cieczy są o wiele silniejsze niż siły przyciągania przez gaz. Bezpośrednio wynika z tego charakterystyczna właściwość cieczy: cząstki są „wciągane” do wnętrza fazy. Ciecz przybiera więc zawsze taki kształt, aby liczba cząstek na powierzchni fazy (powierzchni cieczy) była jak najmniejsza. Miarą intensywności tego zjawiska jest powierzchniowa energia swobodna przypadająca na jednostkę powierzchni.

Wielkość * nazywamy napięciem powierzchniowym.

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie zależności wartości napięcia powierzchniowego roztworu wodnego izo-propanolu od jego składu w stałej temperaturze t= 20⁰ C.

Wykonanie pomiaru:

Napięcie powierzchniowe będziemy mierzyć metodą pęcherzykową. Małą kolbkę napełnioną badanym roztworem umieszczamy w termostacie nastawionym na temperaturę 20⁰ C. Odczekujemy około 10 minut do ustalenia się temperatury. W przypadku roztworów nasyconych sprawdzamy, czy nie wytworzyła się emulsja. Gdyby tak się stało, to lepiej rozdzielić ją przed pomiarem przy pomocy wirówki. Poprze sunięciu katetometru do termostatu i poluzowaniu śruby A ( patrz rysunek w instrukcji) umieszczamy koniec kapilary tuż nad powierzchnią cieczy. Dokręcamy śrubę A i powoli kręcąc śrubą B doprowadzamy do zetknięcia się końca kapilary z powierzchnią cieczy. Odczytujemy wskazanie noniusza na katetometrze i ponownie kręcąc śrubą B zanurzamy kapilarę dokładnie 5 mm w cieczy, co odczytujemy na noniuszu. Sprawdzamy, czy kran trójdrożny jest ustawiony w takim położeniu, by połączone ze sobą były kapilara, manometr i strzykawka. Powoli naciskamy strzykawkę do momentu pojawienia się pęcherzyków powietrza na końcu kapilary, bacząc przy tym by nie wyrzucić cieczy z manometru. Notujemy maksymalne ciśnienie (różnicę poziomów cieczy w manometrze ).

Wykonaliśmy najpierw pomiar dla wody destylowanej, a następnie dla badanych roztworów. Napięcie powierzchniowe obliczamy ze wzoru:

gdzie:

p - różnica ciśnień zmierzona manometrem

g - przyspieszenie ziemskie

h - zanurzenie kapilary w badanej cieczy (równe 5 mm ).

Opracowanie wyników:

Ciecz (stężenie ) [%]	p [mmH2O ]	p [Pa ]	p [dyn/ cm^2 ]	*[dyn/cm]
woda		564,43	5644,28	69,56
r-r 10,0		421,00	4210,43	50,21
r-r 5,00		509,10	5091,00	62,09
r-r 2,50		548,26	5482,61	67,38
r-r 1,25		563,28	5632,81

Na podstawie danych uzyskanych z pomiarów sporządzono wykres zależności napięcia powierzchniowego w funkcji logarytmu ze stężenia σ=f(-lnC).

Wnioski:

Z wykresu można stwierdzić, że w stałej temperaturze napięcie powierzchniowe roztworu n-pentanolu rośnie wraz z jego stężeniem, a w półlogarytmicznym układzie współrzędnych z aproksymacji punktów pomiarowych otrzymujemy lekko zakrzywioną linię zbliżoną do prostej.

4

---