M9	Magdalena Detka
Grupa I	Wyznaczanie współczynnika lepkości dynamicznej cieczy przy pomocy Reo - wiskozymetru.
08.01.2000	Korekty:	Ocena:

Wprowadzenie:

Spadek ciśnienia wzdłuż drogi prądu cieczy wskazuje na istnienie siły oporu przeciwstawiającej się ruchowi, a więc pod tym względem podobnej do omawianego tarcia . Przyjmuje się zazwyczaj, że ciecz przepływająca przez przewody przylega do ścian przewodu tworząc nieruchomą warstwę, coś w rodzaju cylindra czy kanału z cieczy, wewnątrz którego odbywa się ruch reszty cieczy.

Występowanie oporów ruchu w płynach wiąże się z lepkością tych substancji. Tak więc podczas przepływu cieczy mamy do czynienia z przesuwaniem się jednych jej warstw względem drugich.

Właściwości różnych cieczy ( a w ogólnym ujęciu płynów), z punktu widzenia ich lepkości, charakteryzuje wielkość zwana współczynnikiem lepkości. Definicja tego współczynnika opiera się na wynikach badań eksperymentalnych Newtona.

Wyobraźmy sobie przepływ cieczy. Po powierzchni cieczy, np. wody lub gliceryny zawartej w naczyniu o głębokości d, przesuwamy płaską deseczkę ze stałą prędkością v, styczną do powierzchni cieczy. Doświadczenie wykazuje, że w tym celu należy przyłożyć do deseczki pewną siłę F, styczną do powierzchni cieczy. Wynika stąd więc, że ciecz oddziałuje na deseczkę siłą Fl, równą co do wartości sile zewnętrznej Fi, przeciwnie do niej skierowana: Fl = - F, gdyż wówczas (zgodnie z zasadą bezwładności ), wypadkowa sił działających na deseczkę jest równa zeru i deseczka porusza się ze stałą prędkością po linii prostej. Z doświadczenia wynika też, że siła F, a więc stała Fl jest proporcjonalna do powierzchni s deseczki, stykającej się z cieczą oraz do
stosunku prędkości v, do głębokości naczynia d.

Gdzie η nazywamy współczynnikiem lepkości cieczy.

Wyjaśnienie tego zjawiska jest następujące: warstewka cieczy przylegająca bezpośrednio do deseczki jest przez nią przyciągana z prędkością v, natomiast warstwa cieczy przylegająca do dna naczynia pozostaje w spoczynku. Warstwy pośrednie poruszają się z prędkością tym większą im bliżej są powierzchni cieczy. Pomiary współczynników przeprowadza się rozmaitymi metodami, np. metodą Poisemlie'a, opartą na badaniu przepływu cieczy przez rurki włosowate lub metody Stokesa, opartą na badaniu ruchu ciała kulistego w ośrodku wodnym lub gazowym. Do wyznaczenia współczynnika lepkości używa się również Reo - wiskozymetru i ultratermostatu. Ultratermostat to urządzenie służące do utrzymywania stałej temperatury. Termometr kontaktowy jest tu włączony równolegle do cewki wyłącznika rtęciowego. Gdy rtęć termometru zetknie się z drucikiem następuje zwarcie zacisków cewki. Prąd przestaje płynąć przez cewkę i współczynnik rtęciowy rozłącza się i przerywa obwód prądu w grzejniku. Gdy temperatura nieco opadnie, kontakt w termometrze ulega przerwaniu i prąd znowu płynie przez cewkę, wyłączniknik rtęciowy zamyka obwód elektryczny grzejnika.

Pomiary:

M [g/cm^2]	Czas [s]				M · t [g/cm^2s ]
		1	2	3		t śr.
Dla 25˚
30	67	65	66	66	1980
40	49	47	53	49,6	1984
					1982
Dla 30˚
30	47	45	51	47,6	1428
40	34	34	34	34	1360
					1394
Dla 35˚
30	36	37	36	36,3	1098
40	26	24	25	25	1000
					1049
Dla 40˚
30	25	27	26	26	780
40	19	17	17	17,6	704
					742
Dla 45˚
30	19	18	18	18,3	549
40	13	13	12	12,6	504
					526,5
Dla 50˚
30	13	13	13	13	390
40	9	10	8	9	360
					375
Dla 55˚
30	8	9	9	8,6	258
40	5	6	5	5,3	212
					235

Opracowanie wyników:

Obliczamy średni współczynnik lepkości dynamicznej dla każdej temperatury ze wzoru:

η - współczynnik lepkości [mPa s]

t - czas [s ]

M - obciążenie [g/cm² ]

k - stała - 1,0628 [g/cm² s]

dla:

25˚ η = 1,0628 · 1982 = 2106,4696 [mPa s]

30˚ η = 1,0628 · 1394 = 1481,5432 [mPa s]

35˚ η = 1,0628 · 1049 = 1114,8772 [mPa s]

40˚ η = 1,0628 · 742 = 778,5976 [mPa s]

45˚ η = 1,0628 · 526,5 = 559,5642 [mPa s]

50˚ η = 1,0628 · 375 = 398,55 [mPa s]

55˚ η = 1,0628 · 235 = 249,758 [mPa s]

Wnioski:

Współczynnik lepkości cieczy maleje wraz ze wzrostem temperatury, natomiast współczynnik lepkości gazów rośnie z temperaturą.

---