Chemia, 2 rok studiów		Kielce 09.10.2009
Nr. 7	Lepkość	Ocena:

Cel ćwiczenia:

Wyznaczenie zależności lepkości 50 % roztworu gliceryny od temperatury.

Etapy wykonania ćwiczenia:

• Przygotowanie wiskozymetru Hepplera i ustawienie żądanej temperatury.

• Oznaczenie za pomocą piknometru gęstości 50% roztworu gliceryny w poszczególnych temperaturach.

• Wykonanie pomiaru czasu spadania kulki pomiędzy zaznaczonymi na rurze pomiarowej kreskami w danej temperaturze.

• Po wykonaniu pomiarów dla temperatury 25°C. Powtarzamy wszystkie wykonane czynności dla kolejnych temperatur(30, 35, 40, 45°C)

Opracowywanie wyników:

Zestawienie wyników odczytów czasu opadania kulki oraz masy cieczy w piknometrze:

Tabela 1.

Temp [°C]	Czas opadania kulki, [s]				Średni czas opadania kulki [s]	masa 50% roztworu gliceryny [g]
		1.	2.	3.			4.
26,0	30,08	30,00	29,80	30,00	29,97	60,18445
31,0	28,80	28,60	29,00	28,00	28,60	60,07250
34,0	24,80	25,00	25,40	25,20	25,10	60,00760
40,0	22,20	22,00	21,80	21,80	21,95	59,86005
44,5	18,40	18,20	18,00	18,10	18,17	59,66440

Obliczamy gęstość 50% roztworu gliceryny w poszczególnych temperaturach:

Korzystając ze wzoru:

,

gdzie:

- masa pustego piknometru

- masa piknometru z wodą destylowaną

- masa piknometru z 50% roztworem gliceryny

- gęstość wody w temperaturze pomiaru (odczytana z tablic)

Przykładowe obliczenie dla temperatury wynoszącej 26°C:

1,120

1,116

1,114

1,109

1,103

Obliczamy lepkość, korzystając ze wzoru:

[P],

gdzie:

- lepkość dynamiczna

τ - czas opadania kulki

- gęstość kulki

- gęstość 50% roztworu gliceryny

K - stała zależna od rodzaju kulki

Parametry kulki szklanej:

Masa- 4,4575

Gęstość kulki- 2,228

Stała K- 0,074568

Przykładowe obliczenie dla temperatury wynoszącej 26°C:

29,97
* 1,1076
* 0,074568 = 2,475
= 247,5[cP]

247,5 [cP]

237,0 [cP]

208,4 [cP]

183,1 [cP]

152,4 [cP]

Zestawienie wyników obliczeń temperatury, gęstości oraz lepkości:

Tabela 2.

T[K]	[K]	d2 [g cm^-3 ]	d1 - d2 [g cm^-3 ]	η[P]	η [cP]	log η
299,15	3,343	1,120	1,108	2,475	247,5	2,39
304,15	3,288	1,117	1,111	2,370	237,0	2,37
307,15	3,256	1,114	1,114	2,084	208,4	2,32
313,15	3,193	1,109	1,119	1,831	183,4	2,26
317,65	3,148	1,103	1,125	1,524	152,4	2,18

Za pomocą programu Excel wykreślamy zależność:

Wykres 1.

Za pomocą programu Excel (wykres 1) obliczamy parametry prostej
i przyrównujemy do stałych równania Ahreniusa-Guzmana:

T- temperatura [K]

A, B- stałe charakteryzujące ciecz;.

Logarytmujemy całe równanie:

y = b + a * x

a= 1,095*

b=-1,24

Określamy „energie aktywacji” lepkości mnożąc stała B przez stała gazową R:

R=8,31

B= 1,095*

Energia aktywacji =8,31
1,095*
= 9099

Wnioski:

Wraz ze wzrostem temperatury lepkość wszystkich cieczy maleje. Czynnikiem decydującym o wielkości siły tarcia wewnętrznego w cieczach są siły międzycząsteczkowe, które zależą od energii drgań cząsteczek i wraz ze wzrostem stanu wzbudzenia termicznego maleją.

Naszymi pomiarami możemy potwierdzić słuszność iż wraz ze wzrostem temperatury lepkość maleje.

Energia aktywacji 50% roztworu gliceryny wynosi 9099
.

Informacje pozyskane z instrukcji

Informacje pozyskane z instrukcji

Fizyka dla przyrodników, Sobczyk i Kisza

1.

---