Gr.34 Zespół 7	Ćw. nr 4 Wyznaczanie zależności lepkości cieczy od temperatury. Napięcie powierzchniowe.	14.12.2000
Sabina Blańda Maciej Grudzień Małgorzata Wróbel			Ocena:

1. Wstęp:

Lepkość jest własnością materii we wszystkich stanach skupienia. Najmniej lepkie są gazy, bardziej lepkie ciecze, najbardziej lepkie ciała stałe. Powodują ją siły międzycząsteczkowe, które sprawiają, że przy przesuwaniu się jednych warstw względem drugich występuje opór, zwany tarciem wewnętrznym lub lepkością. Od strony warstwy poruszającej się szybciej działają na cząsteczki warstwy poruszającej się wolniej siły przyspieszające i odwrotnie. Siły odpowiedzialne za powstanie tarcia międzycząsteczkowego są wprost proporcjonalne do powierzchni trących i różnicy prędkości przesuwania się warstw, a odwrotnie proporcjonalne do odległości między tymi powierzchniami. Zależności te obrazuje równanie Newtona:

Współczynnik
nazywamy lepkością.

Lepkość jest funkcją temperatury wprost proporcjonalną dla gazów, a odwrotnie proporcjonalną dla cieczy. Wynika to z różnic charakterów lepkości dla cieczy i gazów. W gazach lepkość jest wywoływana przekazywaniem energii i pędu podczas zderzeń dlatego rośnie wraz z ilością zderzeń. W cieczach lepkość spowodowana jest działaniem sił przyciągania międzycząsteczkowego dlatego maleje wraz ze wzrostem odległości między nimi.

Zależność dla cieczy przedstawia równanie:

2. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest określenie zależności lepkości badanej cieczy od temperatury za pomocą metody Hopplera.

3. Aparatura i odczynniki:

• wiskozymetr Hopplera z kompletem kulek

• ultratermostat

• planometr

• stoper

• roztwór glikolu w wodzie

4. Sposób wykonania ćwiczenia:

Sporządzono zadany roztwór gliceryny w wodzie, którym napełniono rurkę wiskozymetru podłączonego do ultratermostatu. Do napełnionej rurki wrzucono odpowiednio dobrana kulkę, a następnie szczelnie zamknięto aparat tak aby nie pozostawić w nim powietrza.

Pomiar wykonywano przez ustawienie kulki w górnej części rurki i odmierzenie czasu jej opadania dla poszczególnych temperatur.

Gęstość cieczy wykonano metodą piknometryczną.

5. Opracowanie wyników:

• wyznaczenie gęstości roztworu:

t=22^oC
_w=997,8 [g/dm³]

masa suchego piknometru jest równa 21.737 [g]

masa piknometru napełnionego wodą jest równa 48.554 [g]

masa piknometru z roztworem jest równa 50,456 [g]

- gęstość obliczamy ze wzoru:

_r.(22^o_C)= 931,7 [g/dm³]

- obliczanie gęstości dla poszczególnych temperatur:

- obliczanie lepkości roztworu dla poszczególnych temperatur:

K - stała kulki

t - czas opadania kulki

Wybrano kulkę o następujących parametrach:

• średnica d = 15.1 [mm]

• gęstość w 20^oC
  = 8,15 [g/cm³]

• stała kulki K = 1,215253

temperatura T [^oC]	czas opadania kulki t [s]	średni czas tśr [s]	gęstość [g/cm^3]	gęstość wody [g/cm^3]	lepkość [Ns/m^2]
22	3,76;3,63;3,57	3,65	0,9317	0,9978	32,018
28,5	3,40;3,45;3,65	3,5	0,9301	0,9961	30,709
36	3,19;3,19;3,19	3,19	0,9279	0,9937	27,997
42	2,91;3,01;2,89	2,94	0,9258	0,9915	25,810
51	2,88;2,82;2,92	2,87	0,9222	0,9876	25,208

6. Wnioski:

Z wykresu można wywnioskować, że lepkość badanej mieszaniny maleje wykładniczo wraz ze wzrostem temperatury. W logarytmicznym układzie współ rzędnych dla funkcji
=f(1/T) opisującej badaną zależność wykres rośnie logarytmicznie.

Wyznaczanie napięcia powierzchniowego cieczy metodą pęcherzykową

1.Wstęp

Cząsteczki znajdujące się na powierzchni cieczy mają pewien nadmiar energii swobodnej w porównaniu do cząsteczek tej samej cieczy wziętych z wnętrza fazy. Wynika to z następującego zjawiska: siły działające na cząstkę otoczoną równomiernie ze wszystkich stron przez inne cząstki (wewnątrz fazy ) równoważą się. Inaczej jest gdy cząstka znajduje się na powierzchni fazy. Wtedy siły przyciągania ze strony cieczy są o wiele silniejsze niż siły przyciągania przez gaz. Bezpośrednio wynika z tego charakterystyczna właściwość cieczy: cząstki są „wciągane” do wnętrza fazy. Ciecz przybiera więc zawsze taki kształt, aby liczba cząstek na powierzchni fazy (powierzchni cieczy) była jak najmniejsza. Miarą intensywności tego zjawiska jest powierzchniowa energia swobodna przypadająca na jednostkę powierzchni.

Wielkość * nazywamy napięciem powierzchniowym.

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie zależności wartości napięcia powierzchniowego roztworu wodnego izopropanol od jego składu w stałej temperaturze t= 25⁰ C.

Wykonanie pomiaru:

Napięcie powierzchniowe będziemy mierzyć metodą pęcherzykową. Małą kolbkę napełnioną badanym roztworem umieszczamy w termostacie nastawionym na temperaturę 25⁰ C. Odczekujemy około 10 minut do ustalenia się temperatury. W przypadku roztworów nasyconych sprawdzamy, czy nie wytworzyła się emulsja. Gdyby tak się stało, to lepiej rozdzielić ją przed pomiarem przy pomocy wirówki. Po przesunięciu katetometru do termostatu i poluzowaniu śruby A ( patrz rysunek w instrukcji) umieszczamy koniec kapilary tuż nad powierzchnią cieczy. Dokręcamy śrubę A i powoli kręcąc śrubą B doprowadzamy do zetknięcia się końca kapilary z powierzchnią cieczy. Odczytujemy wskazanie noniusza na katetometrze i ponownie kręcąc śrubą B zanurzamy kapilarę dokładnie 5 mm w cieczy, co odczytujemy na noniuszu. Sprawdzamy, czy kran trójdrożny jest ustawiony w takim położeniu, by połączone ze sobą były kapilara, manometr i strzykawka. Powoli naciskamy

strzykawkę do momentu pojawienia się pęcherzyków powietrza na końcu kapilary, bacząc przy tym by nie wyrzucić cieczy z manometru. Notujemy maksymalne ciśnienie (różnicę poziomów cieczy w manometrze ).

Wykonaliśmy najpierw pomiar dla wody destylowanej, a następnie dla badanych roztworów. Napięcie powierzchniowe obliczamy ze wzoru:

p - ρgh

σ = σ_wody

p_wody - ρ_wody g h_wody

gdzie: p - różnica ciśnień zmierzona manometrem; g - przyspieszenie ziemskie; h - zanurzenie kapilary w badanej cieczy (równe 5 mm ).

Opracowanie wyników:

Ciecz Stężenie molowe [mol/ dm^3 ]	Ciecz (stężenie )	p [mm H2O]	 	*[N/m]
Woda	Woda	158,5	1551,8	6,67*10^-2
0,0131	r-r 20 %	80,00	741,6	3,1*10^-2
0,00655	r-r 10 %	98,00	934,1	3,95*10^-2
0,003275	r-r 5 %	100,25	966,1	4,09*10^-2
0,00081875	r-r 1,25 %	109,50	1068,5	4,54*10^-2
0,000409375	r-r 0,625 %	123,50	1207,0	5,56*10^-2

Wnioski:

Stężenie alkoholu ma wpływ na wartość napięcia powierzniowego roztworu. Zwiększenie zawartości wody w alkoholu powoduje wzrost napięcia powierzchniowego roztworu.

4

1

---