Nr grupy Nr zespołu	Nr ćwiczenia 3	Data wykonania ćwiczenia :
	Lepkość cieczy	Ocena :

1.Wstęp teoretyczny.

Lepkość cieczy jest to siła tarcia występująca przy przesuwaniu sąsiednich warstw cieczy względem siebie. Siłę F potrzebną do nadania cieczy gradientu prędkości, czyli stałej różnicy prędkości dv między sąsiednimi warstwami cieczy odległymi od siebie o dx, można wyrazić równaniem:

gdzie:

η - współczynnik lepkości dynamicznej danej cieczy, zwany lepkością bezwzględną;

A - pole powierzchni przesuwanej;

dv/dx - gradient prędkości warstw.

Współczynnik η będzie równy jedności, jeżeli siła 1 N przypadająca na 1 cm² powierzchni ciekłej spowoduje różnicę prędkości 1 cm s^-1 pomiędzy dwiema warstwami cieczy, odległymi od siebie o 1 cm. Jednostką lepkości jest 1 puaz (1 P):

1 P = 1 g cm^-1 s^-1 = 10^-1 kg m^-1 s^-1 .

Lepkość cieczy zależy od ciśnienia i temperatury. W miarę wzrostu ciśnienia lepkość cieczy wzrasta najpierw wprost proporcjonalnie; w obszarze wysokich ciśnień nie istnieje jednak wprost proporcjonalna zależność pomiędzy lepkością a ciśnieniem. Natomiast w przypadku zależności lepkości od temperatury zachodzi prawidłowość, że wraz ze wzrostem temperatury rośnie objętość cieczy, a więc rosną odległości między cząsteczkowe, a stąd maleją siły międzycząsteczkowe. Skoro maleją siły międzycząsteczkowe, lepkość też będzie malała.

Lepkość wykazują również gazy. Jest ona znacznie mniejsza niż w przypadku cieczy. Lepkość w gazach ma inną naturę niż w cieczach. O ile w cieczach lepkość jest wynikiem występowania sił międzycząsteczkowych, to w gazach jest ona głównie wynikiem zderzeń cząsteczek. W miarę wzrostu temperatury cząsteczki gazu poruszają się szybciej, zderzenia są częstsze i lepkość gazów rośnie ze wzrostem temperatury.

Metody pomiaru lepkości cieczy metoda Hopplera:

W wiskozymetrze Hopplera mierzy się prędkość wpływu kulki opadającej stacjonarnie w ośrodku lepkim w celu wykonania pomiaru, czystą, suchą rurę pomiarową wiskozymetru napełnia się badaną cieczą, a następnie umieszcza się w niej odpowiednią kulkę o znanych parametrach (masa i średnica), taką aby prędkość jej opadania w badanej cieczy była stosunkowo nieduża. Pomiaru dokonuje się dla określonej temperatury, którą ustala się wcześniej przy użyciu termostatu kontaktowego. Po zamknięciu wlotu rury, wiskozymetr obraca się spodem do góry, mierzy się stoperem czas opadania kulki między dwoma działkami zaznaczonymi na rurze. Pomiar czasu opadania kulki należy wykonać kilkakrotnie. W metodzie Hopplera należy również znać gęstość badanej cieczy w żądanych temperaturach. Można ją określić metodą piknometryczną. Lepkość cieczy oblicza się według wzoru:

gdzie: K - stała kulki (zależna od masy i średnicy); t - czas opadania; d_k - gęstość kulki; d_c - gęstość cieczy.

metoda Ostwalda:

W wiskozymetrze Ostwalda mierzy się czas przepływu stałej objętości cieczy (zawartej między dwoma kreskami górnego zbiornika) przez kapilarę do zbiornika dolnego. Należy przepompować ciecz z dolnego zbiornika do górnego, powyżej kreski. Po odłączeniu pompki mierzy się czas wypływu cieczy wzorcowej (o znanej lepkości). Współczynnik lepkości badanej cieczy wylicza się z zależności:

gdzie: η_w - współczynnik lepkości cieczy wzorcowej; d - gęstość cieczy; t - czas wpływu cieczy..

2. Cel ćwiczenia:

Wyznaczenie zależności lepkości cieczy od temperatury i stężenia.

3.Zadanie do wykonania:

Wyznaczyć lepkość 60% roztworu gliceryny, w temperaturach: 20°C; 25°C; 30°C; 35°C, 50°C,55°C stosując metodę Hopplera i lepkość 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5% roztworu w temperaturze pokojowej metodę Ostwalda. Zbadać wpływ temperatury i stężenia na lepkość badanych roztworów.

3. Parametry i wyniki pomiarów:

]

1. pomiar lepkości roztw. gliceryny 60% w funkcji temperatury metodą Hopplera.

masa pustego naczynka =10,6868g

masa naczynka z wodą= 36,0608g

gęstość wody w war.norm.= 1g/cm³

masa wody=25,3740g

stąd ze wzoru: d=m/V ⇒ V=m/d , czyli V naczynka =25,3740 cm³

Temp. T [K]	Czas opadania kulki t[s]		Tśr [s]	Masa cieczy m[g]	Gęstość cieczy [kg/m^3]	Lepkość cieczy η [Pa*s]
293	73	74	73,5	28,5838	1126,5	6,882
298	65	64	64,5	28,5762	1126,2	6,041
303	55	54	54,5	28,5635	1125,7	5,106
308	47	47	47	28,5584	1125,5	4,404
313	42	41	41,5	28,5483	1125,1	3,890
318	38	38	38	28,5356	1124,6	3,564
323	35	36	35,5	28,5279	1124,3	3,329
328	33	32	32,5	28,5229	1124,1	3,049

K - stała kulki K=0,073356

t - czas opadania kulki

d_k- gęstość kulki d _kulki = 2,403g/cm³

d_c- gęstość cieczy

pomiar metodą Ostwalda

η_w- lepkość cieczy
d_w - gęstość cieczy
t_w - czas wpływu cieczy

Stężenie roztworu [%]	Dodana obj. Wody [cm^3]	Gęstość [g/cm^3]	Czas wypływu [s]		Lepkość [Pa*s]
60	-	1,126	15,8; 14,4	15,1	3,097
50	11,3	1,097	10,7; 11,1	10,9	2,178
40	16,9	1,080	9,9; 10,0	9,95	1,977
30	28,2	1,059	6,9; 7,3	7,1	1,369
20	56,3	1,039	6,0; 6,0	6,0	1,136
10	169	1,019	5,5; 5,5	5,5	1,021
5	338	1,009	5,3; 5,2	5,25	0,965

	Wzorzec woda	Czas wypływu wody tw [s]			tśr [s]	Gęstość wody dw [g/cm^3]	Lepkość wody [Pa*s]
				5,4	5,6	5,5	5,5	1,000	1,002

4. Dyskusja wyników i wnioski.

Otrzymane wyniki wskazują,w jaki sposób lepkość cieczy zależy od temperatury i stężenia roztworu. Wraz ze wzrostem temperatury lepkość, jak również gęstość roztworu wodnego maleje. Ze wzrostem stężenia gliceryny w roztworze gęstość i lepkość roztworu wzrasta.

---