nr ćwicz	data	Piotr Dziadowiec	Wydział Elektryczny	Semestr II	grupa E3
107	13.04.2000
prowadzący			przygotowanie	wykonanie	ocena ostatecz.
Dr H.Manikowski

WYZNACZANIE ZALEŻNOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI OD TEMPERATURY.

We wszystkich płynach rzeczywistych przy przesuwaniu jednych warstw względem drugich występują siły tarcia. Siły te, zwane siłami tarcia zewnętrznego, skierowane są stycznie do powierzchni warstw. Siła tarcia wewnętrznego jest tym większa, im większe jest pole powierzchni S oraz im większy jest gradient prędkości w kierunku prostopadłym do ruchu:

.

Wielkość
, zależną od rodzaju cieczy, nazwamy współczynnikiem tarcia wewnętrznego lub współczynnikiem lepkości. Wymiarem współczynnika lepkości jest
. Ciecz ma lepkość jednostkową, jeżeli siła 1 N działająca na powierzchnię 1
powoduje spadek prędkości 1 m/s na odcinku z = 1 m.

Wraz ze wzrostem temperatury lepkość cieczy maleje, a lepkość gazów wzrasta.

Ciało stałe poruszające się w cieczy lepkiej doznaje oporu, który powoduje, że jego ruch pod działaniem stałej siły jest jednostajny.

Do wyznaczenia współczynnika lepkości

wykorzystuje się wiskozymetr Höplera oraz ultratermostat. W wiskozymetrze Höplera, średnica cylindra tylko nieznacznie przekracza średnicę kulki, a sam cylinder ustawiony jest nieco skośnie, dzięki czemu kulka toczy się po ściance cylindra ruchem jednostajnym. Do omawianego przypadku stosuje się również wzór, lecz zapisany w postaci:

(*)

gdzie K jest stałą przyrządu wyznaczoną doświadczalnie z pomiaru dla cieczy o znanym współczynniku lepkości.

Cylinder wiskozymetru otoczony jest płaszczem wodnym o regulowanej temperaturze. Obudowa płaszcza wodnego połączona jest przewodami elastycznymi z ultratermostatem, w którym następuje regulacja temperatury wody.

PRZEBIEG ĆWICZENIA

1. Włączyć termostat do sieci i uruchomić silnik pompy.

2. Na termometrze kontaktowym nastawić wartość
.

3. Po ustaleniu temperatury zmierzyć czterokrotnie czas opadania kulki.

4. Przyjmując z tablic współczynnik lepkości w
, obliczyć stałą K korzystając ze wzoru (*).

5. Mierzyć czas opadania kulki dla temperatur 23-60 °C, co około trzy stopnie. W każdej temperaturze wykonać co najmniej 4 pomiary.

6. Obliczyć dla każdej temperatury współczynnik lepkości i sporządzić wykres zależności współczynnika lepkości od temperatury.

Tabela pomiarów:

Czas [s]
Temperatura ^oC	20	22,7	25,5	28,6	31,5	34,4	37,4	40,4	43,35	46,25	49,25	51,75	56,6
1	81,57	67,87	56,07	44,65	35,43	27,86	22,87	18,84	16,34	13,79	11,68	9,90	7,99
2	81,11	67,40	53,63	43,77	35,88	27,53	22,18	18,73	15,87	13,76	11,13	10,24	8,37
3	78,23	69,87	56,39	42,40	34,21	28,40	22,38	18,61	15,54	13,49	11,33	10,07	8,82
4	78,13	65,75	53,24	41,91	34,07	27,03	21,35	18,20	15,73	13,08	10,64	9,12	8,10
Średnia [s]	79,76	67,72	54,83	43,18	34,90	27,71	22,20	18,60	15,87	13,53	11,20	9,83	8,32

DANE:

gęstość kulki: 8150 kg/ m³

gęstość cieczy(gliceryny): 1260 kg/ m³

współczynnik lepkości dla gliceryny w
wynosi: 1,494 [Pa·s]

OBLICZENIA:

Stałą K obliczam z wzoru (*) podstawiając wartość współczynnika lepkości dla gliceryny w
oraz średni czas opadania kulki w tej temperaturze.

t = 79,76 [s]

K = 2,72 E - 6 [
]

Tabela obliczeń

l.p.	T	t	dc	dk	K	K			wsp. lepkości
		s
1	20	79.76	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	2.71	3.41E-06	2.71 3.41E-06
2	22.7	67.72	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	1.27	2.98E-06	1.27 2.98E-06
3	25.5	54.83	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	1.03	2.41E-06	1.03 2.41E-06
4	28.6	43.18	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	0.81	1.9E-06	0.81 1.90E-06
5	31.5	34.90	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	0.65	1.54E-06	0.65 1.54E-06
6	34.4	27.71	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	0.52	1.22E-06	0.52 1.22E-06
7	37.4	22.20	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	0.42	0.98E-06	0.42 0.98E-06
8	40.40	18.60	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	0.35	0.82E-06	0.35 0.82E-06
9	43.35	15.87	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	0.30	0.70E-06	0.30 0.70E-06
10	46.25	13.53	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	0.25	0.60E-06	0.25 0.60E-06
11	49.25	11.20	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	0.21	0.49E-06	0.21 0.49E-06
12	51.75	9.83	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	0.18	0.43E-06	0.18 0.43E-06
13	56.6	8.32	1.26E+03	8.15E+03	2.72E-06	3.41E-10	0.16	0.37E-06	0.16 0.37E-06

błąd pomiaru czasu:
t = 0.01s

błąd zachodzący przy obliczaniu stałej K

K = 3.41E-10

WNIOSKI

Wyniki doświadczenia potwierdziły fakt, iż współczynnik lepkości dla cieczy maleje wraz ze wzrostem temperatury. Przyjmując błąd pomiaru czasu równy 0.01 s (dokładność stopera), otrzymujemy tak małe prostokąty błędów, iż nie można ich zaznaczyć na otrzymanym wykresie.

---