Imię i nazwisko	Wydział	Grupa	Numer ewidencyjny
Temat ćwiczenia		Data wykonania	Data zaliczenia

Lepkość cieczy

CEL ĆWICZENIA

1. Pomiar lepkości cieczy

2. Oznaczenie energii aktywacji lepkości

3. Oznaczenie wpływu elektrolitu na lepkość koloidu asocjacyjnego

ZASADA POMIARU

Lepkość cieczy wyznaczamy, mierząc czas jej przepływu przez kapilarę.

Pomiaru dokonujemy w wiskozymetrze Ostwalda.

Za podstawę obliczeń przyjmujemy wzór Poiseuillea:

r - promień kapilary

p - ciśnienie hydrostatyczne cieczy

V - objętość przepływającej cieczy

t - czas przepływu

l- długość kapilary

Dla cieczy wzorcowej o znanej lepkości :

Jeśli objętość cieczy badanej jest równa objętości cieczy wzorcowej (V=Vw), to po podzieleniu powyższych równań stronami otrzymujemy zależność :

Ponieważ obie ciecze wypływają pod własnym ciężarem, ciśnienia hydrostatyczne zastępujemy ich gęstościami i otrzymujemy równanie :

W celu otrzymania opisaną metodą wyników powtarzalnych należy zachować następujące warunki pomiaru:

1. pomiary dla cieczy badanej i cieczy wzorcowej wykonywać w tej samej temperaturze

2. wiskozymetr Ostwalda ustawić w pozycji pionowej.

WYKONANIE POMIARU

1. Pomiar lepkości cieczy:

Przed rozpoczęciem pomiaru, butelkę z cieczą umieszczamy w termostacie. Do zbiornika B wiskozymetru Ostwalda (czystego i suchego) wprowadzamy za pomocą pipety odmierzoną dokładnie objętość wody V_w. Wodę zasysamy gruszką gumową lub nasadką powyżej poziomu a zbiornika A.

Czas przepływu wody (T_w) oznaczamy jako średnią z czterech powtórzeń. W identyczny sposób mierzymy czas przepływu badanego roztworu (lub czystej cieczy) o objętości V=V_w, uzyskując wartość t.

Gęstość cieczy względem wody oznaczamy metodą piknometryczną. Piknometr jest to naczynie szklane zaopatrzone w płaszcz powietrzny i termometr. W górnej części tego naczynia znajduje się kapilarna rurka przelewowa, dzięki której po napełnieniu i zamknięciu piknometru objętość cieczy w naczyniu jest zawsze taka sama, a miarą gęstości tej cieczy jest jej masa na jednostkę objętości.

Dla wody:

Dla badanej cieczy:

Gęstość wody w temperaturze pomiaru odczytujemy z tabeli.

Piknometr ważymy trzykrotnie, oznaczając kolejno:

1. masę suchego piknometru (m₁)

2. masę piknometru napełnionego wodą (m₂)

3. masę piknometru napełnionego cieczą x (m₃)

stąd:

masa wody w objętości piknometru m_w = m₂ - m₁

masa cieczy x w objętości piknometru m_x = m₃ - m₁

gdzie d_x to gęstość badanej cieczy

Lepkość względną obliczamy ze wzoru:

- lepkość badanego roztworu

d - gęstość badanego roztworu

t - czas przepływu badanego roztworu

_w , d_w , t_w - te same wielkości dla cieczy wzorcowej

2. Oznaczenie energii aktywacji lepkości E :

Pomiar lepkości względnej w dwóch różnych temperaturach (T₁ i T₂) umożliwia wyznaczenie energii aktywacji E dla cieczy, które spełniają równanie Arrheniusa-Guzmana:

= Aexp(E/RT)

gdzie: A i E - stałe, charakterystyczne dla danej cieczy

W tym celu równanie to doprowadzamy do postaci liniowej przez logarytmowanie:

Stąd:

3. Oznaczanie wpływu elektrolitu na lepkość koloidu asocjacyjnego:

Do kolbek miarowych na 50 cm ³ odmierzamy kolejno po 10 cm ³ 2-procentowego roztworu stearynianu sodowego. Następnie dodajemy roztwór NaCl o stężeniu 0,5 mol/dm³, w takiej objętości, żeby stężenie po napełnieniu kolbek wynosiły kolejno: 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200 mmol/dm³ . Po uzupełnieniu wodą destylowaną zawartość kolbek dokładnie mieszamy.

Rozpoczynamy pomiary od roztworu, który zawiera najmniejszą ilość elektrolitu. Pomiary wykonujemy dla każdego roztworu czterokrotnie. Wiskozymetr przed pomiarem przemywamy dokładnie wodą destylowaną i badanym roztworem.

Dla roztworów rozcieńczonych, których gęstość jest zbliżona do gęstości wody, lepkość względną obliczamy ze wzoru:

SPOSÓB PRZEDSTAWIENIA WYNIKÓW

Wyniki przedstawiamy w tabeli i na wykresie.

Wpływ elektrolitu na lepkość roztworu koloidowego :

^Nr próbki	Stężenie elektrolitu (mmol/dm^3)	Czas spływu (s)	Lepkość względna

Na wykresie przedstawiamy wartości lepkości względnej (oś rzędnych) w zależności od stężenia elektrolitu w roztworze (oś odciętych).

1

---