1.Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego

Celem i zakresem ćwiczeń jest zapoznanie się z metodami badań gęstości cieczy, materiałów stałych i oraz metodami badań lepkości cieczy.

2. Opis stanowiska badawczego

Do wykonania doświadczenia niezbędne są następujące urządzenia:

• naczynie pomiarowe

• waga laboratoryjna

• waga hydrostatyczna

• cylinder miarowy

• piknometr

• suwmiarka

• aerometr

• lepkościomierz Hoplera

• stoper

Materiały do badań

• roztwory gliceryny i chlorku sodu - NaCl

• bryły: walec z plexi, prostopadłościan ze spieku metalicznego, graniastosłup z mosiądzu

3.Przebieg realizacji eksperymentu.

Przy pomocy dostępnych metod badania gęstości cieczy, należy określić lepkość badanych substancji.

Na początku należy przygotować roztwory o stężeniach zadanych przez prowadzącego zajęcia. Lepkość będzie badana przy pomocy lepkościomierza Hoplera oraz aerometru.

Do suchego i czystego lepkościomierza Hoplera wlać badany roztwór gliceryny lub chlorku sod. W rurce lepkościomierza umieścić kulkę, założyć nakrętkę. Zmierzyć stoperem czas opadania kulki. Pomiar wykonać 3 razy. Zmierzone u uśrednione wartości i gęstości i czasu opadania kulki w lepkościomierzu kuplera podstawić do wzoru i wyznaczyć lepkość dynamiczną badanego roztworu.

Do obliczeń przyjąć wartość średnią.

η = K * (d_k - d_c) * t

gdzie: K - stała kulki

d_k - gęstość kulki

d_c - gęstość badanego roztworu

t - czas opadania kulki

Korzystając ze wzoru wyznaczyć lepkość kinetyczną :

η = v * d

gdzie: η - lepkość dynamiczna

v - lepkość kinetyczna

d - gęstość badanego roztworu

Przy pomocy dostępnych metod badania gęstości cieczy, ciał stałych i sypkich należy określić gęstość badanych substancji:

• na początku należy przygotować roztwory gliceryny i chlorku sodu o stężeniach 1% i 5% i 10%. Gęstość cieczy była badana za pomocą piknometr, którego objętość należy określić przy użyciu wody destylowanej.

• gęstość ciał stałych należało zbadać przy użyciu dwóch metod. Pierwsza z nich polegała na zmierzeniu suwmiarką wymiarów danej próbki i na podstawie tych danych należało obliczyć objętość próbki. Metoda druga - hydrostatyczna polegała na określeniu objętości próbki na podstawie pomiaru objętości wypartej cieczy z naczynia podczas badania. Następnie obie próbki należało zważyć na wadze analitycznej i obliczyć gęstość bezwzględną próbki. Porównać oba wyniki i określić dokładność każdej z metod.

gęstość ciał sypkich należało określić za pomocą pomiaru przy użyciu lejka Halla, którego objętość jest określona za pomocą wody destylowanej o określonej gęstości

4.Zestawienia i analiza wyników badań

1. badanie gęstości cieczy

Najpierw zaważyliśmy suchy piknometr. Następnie ważyliśmy go z roztworami gliceryny i NaCl. Między poszczególnymi badaniami przepłukiwaliśmy piknometr wodą destylowaną. Otrzymaliśmy następujące wyniki:

	Gliceryna [g]	chlorek sodu - NaCl [g]
5%	42,537	43,357
10%	42,847	44,207
15%	43,317	45,217

Piknometr:

• objętość - 25 cm³

• waga - 15,577g

Aby wyznaczyć wagę badanej substancji należało od wagi piknometr z roztworem, odjąć wagę pustego piknometru.

	Gliceryna [g]	chlorek sodu - NaCl [g]
5%	42,537 -15,577 = 26,96	43,357 -15,577 = 27,78
10%	42,847 -15,577 = 27,27	44,207 -15,577 = 28,63
15%	43,317 - 15,577 = 27,74	45,217 - 15,577 = 29,64

Kolejną częścią zadania jest zmierzenie lepkości za pomocą lepkościomierza Höplera.

Do suchego i czystego lepkościomierza wlewamy roztwór gliceryny lub NaCl. W rurce lepkościomierza umieszczamy kulkę i zakładamy nakrętkę. Za pomocą stopera odmierzamy czas opadania kulki do określonej kreski.

Ze wzoru:

Obliczamy:

Wyniki, które otrzymaliśmy po zmierzeniu czasu opadania kulki:

gliceryna 5% - 2,03 min

gliceryna 10% - 2,05 min

gliceryna 15% - 2,32 min

NaCl 5% - 1,49 min

NaCl 10% - 1,57 min

NaCl 15% - 2,10 min

Następnie obliczamy gęstości roztworów:

gliceryna 5% -

gliceryna 10% -

gliceryna 15% -

NaCl 5% -

NaCl 10% -

NaCl 15% -

Obliczanie lepkości dynamicznej roztworów:

gliceryna 5% -

gliceryna 10% -

gliceryna 15% -

NaCl 5% -

NaCl 10% -

NaCl 15% -

Obliczanie lepkości kinematycznej roztworów, lepkość kinematyczną wyliczamy ze wzoru:

,

gliceryna 5% -

gliceryna 10% -

gliceryna 15% -

NaCl 5% -

NaCl 10% -

NaCl 15% -

2. badanie gęstości ciał stałych

- metoda hydrostatyczna

• graniastosłup prawidłowy o podstawie sześciokąta foremnego

m=27,244 g = 0,027244 kg

V _wody = 50ml

V_{wody + bryły} = 53ml

V= 53 - 50 = 3ml = 0,000003 m³

• walec

m = 8,07 g = 0,00807 kg

V _wody = 50ml

V_{wody + bryły} = 58ml

V= 58 - 50 = 8ml = 0,000008 m³

• walec stopniowy

m = 80,672 g = 0,080672 kg

V _wody = 100ml

V_{wody + bryły} = 130ml

V= 130 - 100 = 30ml = 0,00003 m³

Zestawienie i analiza wyników badań

Temperatura T[ºC]	Czas opadania kulki t[s]	Gęstość giceryny i NaCl dg[kg/m^3]	Lepkość dynamiczna gliceryny i NaCl [Pas]	Lepkość kinematyczna gliceryny i NaCl [m^2·s^-1]	Stężenie gliceryny i NaCl [%]
20º	gliceryna =116 s				5
20º	gliceryna =125 s				10
20º	gliceryna=152 s				15
20º	NaCl = 109 s				5
20º	NaCl= 117 s				10
20º	NaCl= 170 s				15

5.Wnioski

- gęstość ciała zależy od jego stanu skupienia, zmienia się ona wraz ze zmianą temperatury

ciała,

- wyznaczanie gęstości jest czasochłonne i wiąże się z niedokładnością,

- nauczyłem się wyznaczać gęstość różnych substancji, rożnymi metodami,

- przy wyznaczaniu gęstości roztworów duży wpływ na przebieg doświadczenia ma

przestrzeganie zasad BHP,

---