4771, W3 - chemiczny


Grupa

Zespół nr

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:

0x01 graphic

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:

0x01 graphic

gdzie: K - stała kulki (zależna od masy i średnicy); t - czas opadania; dk - gęstość kulki; dc - 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:

0x01 graphic

gdzie: ηw - 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:

Zbadać wpływ temperatury i stężenia na lepkość badanych roztworów.

3. Parametry i wyniki pomiarów:

  1. pomiar lepkości roztworu gliceryny 50% w funkcji temperatury metodą Hopplera.

gęstość wody w war.norm.= 1g/cm3

masa wody = 25,3740g

Objętość naczynka = 25,3740 cm3

Temp. T [K]

Czas opadania

kulki t[s]

Tśr [s]

Masa cieczy m[g]

Gęstość cieczy [kg/m3]

Lepkość cieczy η [Pa*s]

1/T

Log η

293

63

63

-

63,0

28,7792

1134,2

5,864

0,003413

0,76819396

298

52

51

51,5

51,5

28,7716

1133,9

4,794

0,003356

0,68069803

303

49

48,5

48,5

48,7

28,7563

1133,3

4,536

0,003300

0,65667305

308

42,5

41,5

42,5

42,2

28,7411

1132,7

3,932

0,003247

0,59461351

313

39

39

39,5

39,2

28,7310

1132,3

3,654

0,003195

0,56276854

318

34

34

-

34

28,7234

1132,0

3,170

0,003145

0,50105926

0x01 graphic

Parametry kulki:

2r = 1.563cm

V = 1,95040x01 graphic

0x01 graphic

K - stała kulki K=0,073356

t - czas opadania kulki

dk- gęstość kulki

dc- gęstość cieczy

0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

pomiar metodą Ostwalda

0x01 graphic

ηw- lepkość cieczy
dw - gęstość cieczy
tw - czas wpływu cieczy

Stężenie roztworu [%]

Gęstość [g/cm3]

Czas wypływu [s]

średnia

Lepkość [Pa*s]

88

1,211

1620

1624

-

1622

355,30

70

1,151

21,5

21,0

21,5

21,3

4,475

50

1,134

18,0

17,5

18,0

17,8

3,685

Wzorzec woda

Czas wypływu wody tw [s]

tśr [s]

Gęstość wody

dw [g/cm3]

Lepkość wody

0x01 graphic
[Pa*s]

5,6

5,4

5,5

5,5

1,000

1,004

0x08 graphic
0x01 graphic

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, ponieważ gliceryna jest cięższa od wody (większa gęstość). Wykres funkcji logarytmu lepkości od odwrotności temperatury jest linią prostą. Ze wzrostem stężenia gliceryny w roztworze gęstość i lepkość roztworu wzrasta.

Zależność lepkości od temperatury

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

40

50

temperatura

lepkość

zależność lepkości od stężenia

roztworu

0

50

100

150

200

250

300

350

50

60

70

80

88

stężenie

Lepkość

0x01 graphic

0,5

0,6

0,7

1/T

Log η



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Hoffmann, W3 - chemiczny
Wilk, W3 - chemiczny
7214, W3 - chemiczny
5133, W3 - chemiczny
W3 Chemiczne skladniki komorki
Ożyhar, W3 - chemiczny
Oleksyszyn, W3 - chemiczny
Szczygieł, W3 - chemiczny
hoffmann, W3 - chemiczny
5672, W3 - chemiczny
Ożyhar, W3 - chemiczny
Lejczak, W3 - chemiczny
15, W3 - chemiczny
7386, W3 - chemiczny
(), W3 - chemiczny
(), W3 - chemiczny
Oleksyszyn, W3 - chemiczny
9451, W3 - chemiczny
ożychar, Politechnika Wrocławska, W3 - chemiczny

więcej podobnych podstron