1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z metodami pomiaru lepkości i gęstości cieczy.

Zakres ćwiczenia laboratoryjnego obejmuje: wykonanie badań gęstości i lepkości gliceryny oraz oznaczenie jej stężenia w wodzie.

2.METODYKA BADAŃ.

Opis stanowiska badawczego

• Areometr,

• Cylinder miarowy, bagietka,

• Roztwór NaCl

• Lepkościomierz Hoplera,

• Stoper

• Waga laboratoryjna

• Bryły z pleksi, aluminium, stali

3.PRZEBIEG REALIZACJI EKSPERYMENTU.

W pierwszej części eksperymentu zajęliśmy się wyznaczaniem gęstości figur wykonanych z różnych materiałów. Aby wyznaczyć gęstość mierzonego ciała należało na początku zmierzyć jego objętość i masę. Masę mierzyliśmy w prosty sposób stawiając wybrany przedmiot na szalkę wagi a następnie odczytywaliśmy na wyświetlaczu wartość masy badanego ciała. Objętość mogliśmy mierzyć korzystając z dwóch metod. Pierwsza z nich polegała na wyznaczeniu objętości w sposób obliczenia jej z prostych wzorów matematycznych na objętości figur matematycznych jednak takim sposobem można obliczyć tylko objętość figur foremnych. Drugi sposób pomiaru objętości polegał na wyznaczenie objętości za pomocą prawa Archimedesa. Dzięki temu sposobowi można obliczyć objętość szybciej niż to by było licząc sposobem pierwszym. Sposób ten polegał na wyznaczeniu objętości za pomocą różnicy poziomu substancji, w której zostało zanurzone ciało badane. Aby zmierzyć objętość kulki metalowej na początku nalewamy wodę do cylindra miarowego na 100 ml później ostrożnie wrzucamy kulkę do tej wody i następnie mierzymy stan wody. W naszym doświadczeniu stan wody zwiększył się o 5 ml. I wyniósł 105 ml tak, więc objętość kulki wynosiła 5 ml. Podobnie pomiary objętości przeprowadzaliśmy dla pozostałych figur z aluminium i pleksi.

KULA: WALEC: PROSTOPADŁOŚCIAN O PODSTAWIE SZEŚCIENNEJ.

V=5 cm³ V=19 cm³ V=10 cm³

m=17,7 g m=15,9 g m=22,8 g

Z prostej zależności masy i objętości liczymy gęstość elementów wykonanych z różnych materiałów.

Dla kuli gęstość wyniosła: Dla walca wykonanego z pleksi:

d=m/v=17.7/9=3,54 g/cm³ d=m/v=15,9/19=0,83 g/cm³

Dla prostopadłościanu o podstawie sześciennej wykonanego z aluminium.

d=m/v=22,8/10=2.28 g/cm³

Kolejnym etapem tego ćwiczenia było mierzenie gęstości roztworów chlorku sodu, NaCl.

Gęstości roztworów chlorku sodu mierzyliśmy pikometrem. Aby wyznaczyć gęstość roztworów na początku musieliśmy wyznaczyć wagę suchego pikometru mp=15,38 g. Później mierzyliśmy wagę pikometru z roztworami 1%, 5%, 10% chlorku sodu.

Waga pikometru z roztworem NaCl:

• dla roztworu 1% m=42,02 g

• dla roztworu 5% m=42,92 g

• dla roztworu 10% m=43,945 g

• dla porównania masa pikometru z wodą wynosiła m=40,38 g.

V=25 ml=25 cm³

*dla roztworu 1%

masa roztworu : 42,02 g - 15,38 g = 26,65 g

d=m/v =26,65g /25 cm³= 1,066 g/cm³ ≈ 1066 kg/m³

*dla roztworu 5%

masa roztworu : 42,29 g - 15,38 g =27,54 g

d=m/v=27,54g /25cm³ =1,1016 g/cm³ ≈1107 kg/m³

*dla roztworu 10%

masa roztworu : 43,945 g - 15,38 g = 28,565 g

d=m/v= 28,565g / 25 cm³=1,1429 g /cm³ ≈1143 kg/m³

pomiar gęstości tą metoda należało przeprowadzić ze szczególna uwagą patrząc aby nie wylać roztwór, gdyż to mogłoby spowodować złe obliczenia.

Następna częścią eksperymentu było wyznaczanie lepkości dynamicznej i kinematycznej za pomocą lepkościomierza Hoplera. Do suchego i czystego lepkościomierza wlałem roztwór NaCl. W rurce lepkościomierza umieściłem kulkę i założyłem nakrętkę. A następnie mierzyłem czas opadania kulki. Taki zabieg przeprowadzałem dla trzech roztworów NaCl dla roztworu 1%, 5%, 10%.

Następnie ze wzoru : η=K • (d₁- d_c)t gdzie, d₁ - oznacza gęstość kulki

d2 - gęstość roztworu

K - stała kulki 1,047 • 10^-5

t - czas opadania kulki

Obliczałem lepkość dynamiczną.

dla roztworu 1% NaCl :

t=101 s

η=1,047 • 10^-5• (2,41 - 1,066) • 101=1,42 • 10^-3 [Pas]

dla roztworu 5% NaCl :

t=97 s

η=1,047 • 10^-5• (2,41 - 1,1016) • 97=1,328 • 10^-3 [Pas]

dla roztworu 10% :

t=107 s

η=1,047 • 10^-5• (2,41 - 1,1429) • 107=1,419 • 10^-3[Pas]

Pomiar lepkości kinematyczej.

dla roztworu 1% : dla roztworu 10% :

η=vd

1,33•10^-6

1,2415•10^-6

dla roztworu 5% :

1,20•10^-6

υ=[
]

η = [Pas] =[
]

d= [
]

υ = [
]=[
]

Tabela zbiorcza wyników pomiarów wielkości lepkości dynamicznej i kinematycznej.

Temperetura[°C]	Czas opadania kulki	Gęstość NaCl w [kg/m^3]	Lepkość dynamiczna [Pas]	Lepkość kinematyczna [m^2/s]	Stężenie NaCl
20	101	1066	1,42 • 10^-3	1,33•10^-6	1%
20	97	1107	1,328 • 10^-3	1,20•10^-6	5%
20	107	1143	1,419 • 10^-3	1,2415•10^-6	10%

4. WNIOSKI.

Na podstawie przeprowadzonych badań mogę wywnioskować, że, pomiar gęstości ciał foremnych np. walców, stożków, walców przeprowadza się poprzez wyznaczenie masy i objętości ciała. Gdzie objętość liczy się poprzez wzory matematyczne lub drugą (metodą moim zdaniem łatwiejszą) poprzez zanurzenie badanego ciała w ciecz np. wodę, gdzie objętość cieczy wypartej jest objętością zanurzonego ciała. Masę zaś badanego ciała wyznaczamy za pomocą wagi laboratoryjnej. Inaczej gęstość się mierzy w przypadku roztworów i substancji płynnych. Jednym z najprostszych sposobów pomiaru gęstości jest pomiar tej wielkości za pomocą pikometru. To naczynie szklane ma określoną objętość, która jest wykazana na naczyniu. Dzięki pomiarom przeprowadzonym na pikometrze zaobserwowaliśmy, że gęstość się zwiększa wraz ze wzrostem stężenia procentowego roztworu NaCl. Następną częścią eksperymentów w laboratorium było wyznaczenie lepkości dynamicznej i kinematycznej, za pomocą lepkościomierza Hoplera. Z rezultatów przeprowadzonych badań za pomocą lepkościomierza możemy powiedzieć, że, im większe jest stężenie procentowe substancji tym kulka opada wolniej zaś lepkość dynamiczna rośnie a wartość lepkości kinematycznej maleje. Niezgodność pomiarów z normą spowodowana jest niedokładnością przyrządów pomiarowych.

---