WIP, ZIP, gr. 2

POPRAWA SPRAWOZDANIA

Z LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ

Badanie przepływów płynów.

Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy.

Wykonali:

Chędoszko Arkadiusz

Olszewski Jakub

Pietruczuk Marcin

Pleńska Aneta

Podniesińska Martyna

Rojek Katarzyna

Rybacki Iwo

Szostek Anna

1. Wyznaczanie współczynnika lepkości dynamicznej i kinematycznej.

Doświadczenie przeprowadzono z wykorzystaniem wiskozymetru Höpplera.

Opis aparatury:

Wiskozymetr Höpplera to urządzenie, które składa się z cylindra zawierającego szklaną rurkę pomiarową, której oba końce zamknięte są korkami i w której znajduje się ciecz. Całość zamocowana jest w obrotowym statywie, zawierającym zacisk sprężynowy, który służy do unieruchomienia cylindra podczas pomiarów. W rurce znajduje się kulka pomiarowa, której za pomocą stopera, mierzy się czas opadania między dwiema kreskami pomiarowymi zaznaczonymi na rurce (Rys. 2).

Rys. 2. Wiskozymetr Höpplera

Wykonanie ćwiczenia:

Po odpowiednim ustawieniu urządzenia, obracamy cylinder, aby sprowadzić kulkę

do górnego korka rury pomiarowej, następnie ustawiamy cylinder w pozycji pomiarowej, unieruchamiamy go za pomocą zacisku sprężynowego w dolnej części statywu

i stoperem mierzymy czas opadania kulki między skrajnymi kreskami pomiarowymi.

Pomiary wykonujemy pięciokrotnie.

Tabela 1. Wyniki pomiarów z wykorzystaniem wiskozymetru.

Lp.	τ [s]
1	125,78
2	15,86
3	15,21
4	15,75
5	15,65

Obliczenia:

Dane:

średnica kulki: d = 1,63 cm

masa kulki: G_kulki = 9,6 g

długość odcinka między kreskami: s = 10 cm

masa cylindra: G₁ = 83,85 g

masa cylindra z cieczą: G₂ = 97,11 g

objętość cylindra: V = 14 ml

d = 1,63 cm = 0,0163 m

s = 10 cm = 0,1 m

g ≈ 9,81 m/s²

G_kulki = 9,6 g = 0,0096 kg

r = 0,5·d = 0,5·0,0163 = 0,00815 m

Średni czas opadania kulki:

Prędkość opadania kulki:

G₁ = 83,85 g

G₂ = 97,11 g

V = 14 ml = 0,014 dm³

Współczynnik lepkości dynamicznej:

	Błąd bezwzględny	Błąd względny
µ1 = 8,55 / (18 × 7,95) = 0,06	158,27	0,99
µ2 = 8,55 / (18 × 0,006) = 79,17	79,16	0,50
µ3 = 8,55 / (18 × 0,0066) = 71,97	86,36	0,54
µ4 = 8,55 / (18 × 0,0063) = 75,40	82,93	0,52
µ5 = 8,55 / (18 × 0,0064) = 74,22	84,11	0,53

Współczynnik lepkości kinematycznej:

	Błąd bezwzględny	Błąd względny
ν1 = 0,06 / 947,14 = 0,000063	0,0166	0,01
ν2 = 79,17 / 947,14 = 0,084	0,083	0,5
ν3 = 71,97 / 947,14 = 0,076	0,091	0,55
ν4 = 75,40 / 947,14 = 0,08	0,087	0,52
ν5 = 74,22 / 947,14 = 0,078	0,089	0,53

Wnioski:

Błędy wynikające z niedokładnego pomiaru czasu opadania kulki są spowodowane tym, że włączenie i wyłączenie stopera nie nastąpiło równocześnie z momentem przekraczania przez kulkę granicznych kresek.

Stwierdzono, że prędkość kulki wzrastała z każdym kolejnym pomiarem. Wzrost ten jest spowodowany zwiększeniem się temperatury cząsteczek tworzących ciecz badaną, co z kolei powstaje w wyniku tarcia kulki z cząsteczkami cieczy. Początkowo cząsteczki badanej cieczy nie tworzyły jednorodnej substancji, w związku z tym kulka na swej drodze napotkała duży opór, dlatego czas jej opadania miedzy kreskami, tak bardzo się wydłużył. Przy kolejnych pomiarach w jednorodnej już cieczy, opór znacznie się zmniejszył, więc opadanie kulki następowało szybciej.

Powstałe błędy dotyczą również złego ustawienia cylindra (zły kąt).

2. Wyznaczanie gęstości za pomocą areometru.

Opis aparatury:

Areometr to urządzenie służące do mierzenia gęstości cieczy, w którym wykorzystuje się siły wyporu z jaką ciecz działa na zanurzone w niej ciało stałe. Zbudowany jest z pustej szklanej rurki, której górna wydłużona część zaopatrzona jest w specjalną skalę, część dolna w postaci bańki wypełniona jest materiałem o dużej gęstości - śrutem, co pozwala na utrzymanie pozycji pionowej przyrządu zanurzonego w cieczy (Rys. 3).

Rys. 3. Klasyczny areometr obciążeniowy.

Wykonanie ćwiczenia:

Począwszy od pierwszego (najmniejszego) areometru kolejno zanurzamy je w badanych cieczach. Głębokość na jaką zanurza się dolna część areometru wynika z różnicy między ciężarem areometru a ciężarem wypartej przez areometr cieczy.

Tabela 2. Wyniki pomiarów z wykorzystaniem aerometru.

Areometr	skala	Gestość [g/cm^3]
				I cieczy	II cieczy
1	0,7 - 0,8	>	>
2	0,8 - 0,9	>	>
3	0,9 - 1,0	>	1
4	1,0 - 1,1	0,098

---