Zespół nr 2 Data 15.03.2002
Iwona Strelcow
Magdalena Wolak
Dominka Bazan
Ćwiczenie nr. 3
Wyznaczanie zależności lepkości cieczy od temperatury.
1.Wstęp
Lepkość (tarcie wewnętrzne )-zjawisko związane z istnieniem sił tarcia miedzy warstwami cieczy , gazu i plazmy , przemieszczającymi się równolegle względem siebie.Tarcie wewnętrzne jest zjawiskiem miedzy cząsteczkowym i polega na oddziaływaniu sąsiednich warstw na siebie w czasie przepływu.Ilościowo lepkość opisuje współczynnik lepkości η , równy wartości siły tarcia miedzy dwoma warstwami cieczy o polach jednostkowym -gradiencie prędkości .Współczynnik η występuje w równaniu Newtona dla lepkości :
gzie :F-siła tarcia pomiędzy warstwami cieczy ,S -powierzchnia warstwy ,
-gradient prędkości warstw w kierunku x prostopadłym do powierzchni warstwy S.Współczynnik lepkości η wyraża się w
lub w
.
Współczynnik lepkości zależy od rodzaju cieczy oraz , bardzo silnie ,od temperatury cieczy
gdzie : A i B -stałe charakteryzujące daną ciecz, T-temperatura w kelwinach.
2. Cele ćwiczenia : wyznaczanie zależności lepkości gliceryny od temperatury przy pomocy metod Hopplera i Ostwalda.
3. Metody pomiaru :
Metoda Hopplera - oparta na prawie Stokesa , uwzględnia fakt występowania tarcia wewnętrznego w przypadku ruchu w nieruchomej cieczy.
Wykonanie pomiaru :
W wiskozymetrze Hopplera mierzymy prędkość wpływu kulki , opadającej stacjonarnie w ośrodku lepkim.
Lepkość obliczamy ze wzoru
k - stała kulki
t - czas opadania kulki
dk- gęstość kulki
dc- gęstość cieczy
Równolegle z pomiarami lepkości przeprowadzamy pomiary gęstości cieczy metodą piknometryczną.
Metoda Ostwalda - Metoda oparta na prawie Hagena - Poiseuille'a , wykorzystuje fakt występowania tarcia wewnętrznego przy przepływie cieczy w rurkach.
Wykonanie pomiaru :
W wiskozymetrze Ostwalda mierzymy czas przepływu stałej objętości cieczy przez kapilarę do zbiornika dolnego.
Obliczamy względny współczynnik lepkości :
ηw - lepkość wody
d - gęstość cieczy
t - czas wpływu cieczy
przeprowadzany pomiar gęstości gliceryny metodą piknometryczną .
4. Wyniki pomiarów :
- Metoda Hopplera
Nr |
T[C] |
czas opadania kulki t[s] |
t[s] |
Kg/ms |
1 |
35 |
170 ; 172 |
171 |
2.34 |
2 |
40 |
156 ; 158 |
157 |
2.15 |
3 |
45 |
146 ; 145 |
145.5 |
1.99 |
4 |
50 |
132 ; 131 |
131.5 |
1.80 |
Obliczenie gęstości gliceryny metodą piknometryczną
m1 - masa naczyńka
m2 - masa naczyńka + masa wody
m3 - masa naczyńka + masa gliceryny
m1 = 10,2680 g
m2 = 25,6604 g
m3 = 26,4327 g
Metoda Ostwalda
Nr |
ciecz |
czas przepływu [s] |
t[s] |
1 |
woda |
4,5 ; 4,4 ; 4,5 |
4,5 |
2 |
gliceryna |
5 ; 5 ; 5 |
5 |
Dane :
5. Opracowanie wyników :
- wykresy zależności lepkości od temperatury jako funkcję
i
Wnioski :
Badając zależność lepkości gliceryny od temperatury , możemy stwierdzić, że współczynnik lepkości zależy od :
rodzaju cieczy, ponieważ od rodzaju cieczy zależą siły międzycząsteczkowe.
temperatury - maleje ze wzrostem ruchu termicznego cząsteczek.
Na dokładność pomiarów wpływa :
obarczone błędem wartości pośrednie.
niedokładność używanych urządzeń (stoper).