Badanie lepkości cieczy metodą Hopplera, studia, chemia, chemia fizyczna, sprawozdania, sprawka


Sprawozdanie z ćwiczenia nr 24: Badanie lepkości cieczy metodą Höpplera.

1. Wstęp teoretyczny:

Na kulkę znajdującą się w cieczy działa siła ciężkości Q pomniejszone zgodnie z prawem Archimedesa o siłę parcia P:

Q - P = 0x01 graphic
r3(dk - dc)g gdzie: r - promień kulki;dk - gęstość kulki; dc - gęstość cieczy; g - przyśpieszenie ziemskie

Początkowo kulka opada ruchem przyśpieszonym, jednak w miarę wzrostu prędkości jej opadania rośnie również siła tarcia wewnętrznego (skierowana przeciwnie do kierunku ruchu kulki), która w końcu równoważy siłę Q - P. Gdy taka równowaga sił zostanie osiągnięta, kulka opada ze stałą prędkością. Według prawa Stokesa siła tarcia wewnętrznego R wyrażona jest wzorem:

Wobec tego, gdy R = Q - P, można zapisać:

6ru = 0x01 graphic
r3(dk - dc)g

z czego można wyliczyć:

 = 0x01 graphic

lub

 = 0x01 graphic
(*) gdzie: s - droga opadania kulki; t - czas potrzebny do przebycia tej drogi.

Wzór (*) jest ściśle spełniany przy powolnym spadku kulki w nieskończonej objętości cieczy. Poprawka Landerburga podaje w pierwszym przybliżeniu wpływ skończonej szerokości rury:

 = 2g(dk - dc)0x01 graphic
(**) gdzie : R - promień kulki

Należy również uwzględnić inne, przeważnie doświadczalne poprawki uwzględniające wpływ skończonej długości drogi opadania kulki. Metody oparte na pomiarze prędkości opadania kulki stosuje się głównie do badania zmian lepkości. Stosowane wówczas równanie ma postać:

 = K(dk - dc)t gdzie: K - stała kulki.

2. Opracowanie wyników:

Gęstości badanej cieczy dla danych temperatur wyznaczone z wykresu dc = f(T). Wykres sporządzony na podstawie danych tablicowych:

288,15K - 1264 g/dm3

293,15K - 1260,9 g/dm3

298,15K - 1258 g/dm3

Ze wzoru obliczam lepkość badanej cieczy, w każdej temperaturze:

 = 0x01 graphic
[N*s/m2] gdzie: K = 0x01 graphic
- stała kulki; r = 7,78*10-3 [m]; s = 0,1 [m]; g = 9,81 [m/s2]; dk = 8,12 [g/cm3] = 8120*10-3 [kg/m3].

Po podstawieniu danych otrzymujemy zależność:

 = K(dk - dc)t gdzie: K = 1,3195*10-3.

Lp.

      • T [K]

Gęstość gliceryny (tablicowa)

Czas opadania kulki [s]

Lepkość cieczy [N*s/m3]

log

1/T

1

290,15

1,2628

236,04

2,14

0,3296

0,0034

2

300,15

1,2568

118,72

1,08

0,0314

0,0033

3

307,15

1,2526

79,06

0,72

-0,1448

0,0033

4

315,65

1,2475

50,30

0,46

-0,3409

0,0032

5

323,15

1,2431

34,58

0,31

-0,5034

0,0031

Z danych zawartych w tabeli sporządzam wykres zależności log = f(1/T) oraz obliczam regresję liniową i błędy regresji (współczynniki prostej):

0x01 graphic
0x01 graphic

Błędy regresji:

0x01 graphic
0x01 graphic

3. Wnioski:

Cel doświadczenia został osiągnięty. Lepkość cieczy maleje wraz ze wzrostem temperatury. Zależność log = f(1/T) jest zależnością prostoliniową.

2



Wyszukiwarka