Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej AGH |
||
Rok akademicki: 2003/2004 Rok studiów: II Kierunek studiów: Metalurgia Nr grupy: 4 |
Temat: Lepkość |
Data wykonania ćwiczenia: 5.12.2003
|
Nr zespołu: 11 |
Pastucha Krzysztof Papierz Grzegorz |
Ocena |
1. Oznaczanie lepkości względnej wodnych roztworów gliceryny przy pomocy wiskozymetru Oswalda.
Przyrządy i odczynniki:
Wiskozymetr Oswalda
Statyw metalowy, palnik, siatka, trójnóg, termometr, stoper
Zlewka 500 cm3
Zlewka 100cm3
Pipeta 10cm3
Gruszka gumowa
Woda destylowana (d=0.9982 g/cm3)
60% roztwór gliceryny (d=1.1533g/cm3)
70 % roztwór gliceryny (d=1.1808g/cm3)
80% roztwór gliceryny (d=1.2079g/cm3)
Wykonanie pomiaru:
Przemyty wodą destylowaną wiskozymetr Oswalda, umocowaliśmy w statywie, następnie za pomocą pipety przelaliśmy 10cm3 wody destylowanej do dolnego zbiorniczka. Za pomocą gruszki gumowej zassaliśmy wodę destylowaną do górnego zbiorniczka ponad 2 cm nad górny poziom. Po odłączeniu gruszki gumowej ciecz zaczęła opadać,zmierzyliśmy czas opadania pomiędzy górną kreską a dolną w górnym zbiorniczku. Czynność tę powtórzyliśmy 3 razy. Analogicznie postępowaliśmy z gliceryną notując czasy opadania.
Woda destylowana d=0.9982 g /cm3
50,62s
51,36s
51,08s
średnia 51,02s
δtx =0,2129s
Gliceryna 60% d=1.1533g/cm3
816s
800s
średnia 808s
δtx =4,6188s
Gliceryna 70% d=1.1808 g/cm3
1050s
1028s
średnia 1039s
δtx =6,3508s
Gliceryna 80% d=1.2079 g/cm3
1.1170s
średnia 1170s
δtx =0,98823s
0,7
0,96
η'1=1,1533*808/0,9982*51,02
η'1=18,29
dx - gęstość badanej cieczy(gliceryna 60% .. 80%)
tx - czas opadania badanej cieczy pomiędzy górną a dolną kreską
d0 - gęstość cieczy wzorcowej (woda destylowana)
t0 - czas opadania cieczy wzorcowej
' - lepkość względna cieczy badanej
x - lepkość bezwzględna
lepkość cieczy wzorcowej
Ciecz |
tśr [s] |
' [Pa∙s] |
δ' |
x [Pa∙s] |
Woda destylowana |
51,02 |
1 |
0 |
0,001 |
60% roztwór gliceryny |
808 |
18,29 |
0,7 |
0,001829 |
70% roztwór gliceryny |
1039 |
23,52 |
0,96 |
0,02352 |
80% roztwór gliceryny |
1170 |
26,49 |
0,15 |
0,02649 |
Dla x=100 wartość lepkości będzie równa około 102 [Pa*s]
2. Oznaczanie lepkości względnej roztworów sacharozy za pomocą wiskozymetru Englera
Przyrządy i odczynniki:
Wiskozymetr Englera
cylinder miarowy 300cm3
zlewka 500cm3
20% roztw. Sacharozy d=1.0894 g/cm3
40% roztw. Sacharozy d=1.1765 g/cm3
60% roztw. Sacharozy d=1.2864 g/cm3
Wykonanie pomiaru:
Do suchego wiskozymetru nalaliśmy taką ilość wody destylowanej, aby widoczne haczyki były przykryte (ponad 200cm3), następnie mierzyliśmy czas wypłynięcia 200cm3 wody przez kapilarę. Czynność tę wykonaliśmy 3 razy. Tak samo postępowaliśmy z sacharozą (20%, 40%, 60%) notując czasy.
Woda destylowana
55,5s
52,2s
53s
średnia 53,6s
δtx =0,98s
Sacharoza 20%
60,4s
61s
60,5s
średnia 60,63s
δtx =0,2076s
Sacharoza 40%
80,4s
81s
80,9s
średnia 80,77s
δtx =0,0187s
Sacharoza 60%
295s
291,6s
284,5s
średnia 290,37s
δtx =3,093s
tx - czas wypływu 200cm3 badanej cieczy [s]
tH2O- czas wypływu 200 cm3 wody
0,018
0,033
0,01
Ciecz |
Średni czas wypływu [s] |
δtx |
Lepkość [0E] |
δ [0E] |
Woda destylowana |
53,06 |
0,98 |
1 |
0,018 |
20% roztwór sacharozy |
60,63 |
0,21 |
1,13 |
0,033 |
40% roztwór sacharozy |
80,77 |
0,19 |
1,51 |
0,023 |
60% roztwór sacharozy |
290,37 |
3,09 |
5,41 |
0,012 |
3. Oznaczanie lepkości oleju mineralnego za pomocą lepkościomierza Höpplera
Przyrządy i odczynniki:
Wiskozymetr Höpplera,
stoper,
olej mineralny (d=0.928g/cm3)
Wykonanie pomiaru:
Wypoziomowany lepkościomierz Höpplera napełniliśmy olejem o T=294 K. Następnie mierzyliśmy czas opadania kulki pomiędzy dwoma kreskami. Czynność tę wykonaliśmy 3 razy. Tak samo postępowaliśmy z olejem o temperaturze 310 K i 345 K.
T1=294K
104 s
104 s
104,9 s
średnia 104,3 s
T3=310 K
41,4 s
41,1 s
41,4 s
średnia 41,3 s
T3=345 K
9,4 s
9,8 s
9,6 s
średnia 9,6 s
K - stała charakterystyczna dla kulki i wiskozymetru
dk - gęstość kulki = 8.146 g/cm3
dc - gęstość cieczy = 0.9028 g/cm3
K = 1.1947
Temperatura oleju [K] |
t [s] |
δt [s] |
[Pa∙s] ∙10-3 |
δ |
294 |
104,3 |
0,3 |
902,5 |
2,60 |
310 |
41,3 |
0,1 |
357,36 |
0,87 |
345 |
9,6 |
0,1 |
83,07 |
0,87 |
ln η = ln A + (En/R*T)
y = ax + b
a = En/R b = ln A
eb = A
Temperatura (T) |
Lepkość (η) |
x (1/T) |
294 |
902,5 |
0,00340 |
310 |
357,36 |
0,00323 |
345 |
83,07 |
0,0029 |
Wyznaczenie E
.
R = 8,314 J/mol∙K
Z wykresu ln
(1/T) odczytujemy równanie prostej i obliczamy energie aktywacji:
E
= 39193,86 [J/mol]
A = 2,33*10-5
Wnioski:
Z doświadczeń jakie przeprowadziliśmy wywnioskować można, że lepkość wraz ze wzrostem temperatury maleje. Można zauważyć też, że wraz ze wzrostem stężenia lepkość rośnie
(w przypadku sacharozy i gliceryny).
5