wymagania6 bmp

02

Ću.tO;    ~J. ^p€tvyv-v

(2.95)

d_c = dd_w

gdzie: d_w - gęstość wody w danej temperaturze wzięta z tabeli 11.6.

Pytania i zadania

1.    Podać wzór na współczynnik lepkości dynamicznej.

2.    Co to jest lepkość cieczy i w jakich j ednostkach się ją wyraża?

3.    Kiedy ciecz ma współczynnik lepkości równy jednej paskalo-sekundzie?

4.    Jak określamy lepkość kinematyczną?

5.    Jaki ma wymiar lepkość kinematyczna?

6.    Omówić czynniki wpływające na lepkość cieczy.

7.    Omówić metody stosowane do pomiaru lepkości cieczy.

8.    Omówić zalety pomiarów porównawczych podczas wyznaczania lepkości cieczy.

9.    Jakie wzory stosuje się do obliczania lepkości względnej, a jakie do obliczania lepkości bezwzględnej cieczy?

10.    Wyprowadzić wzory na obliczanie lepkości względnej cieczy z pomiarów w wiskozymetrze Ostwalda i Hópplera.

11.    Co to jest „stała kulki” i jaki ma wymiar?

12.    Omówić porównawczo zalety ł wady wiskozymetru Hópplera i Ostwalda.

13.    Obliczyć lepkość względnąr^gi i bezwzględną n pewnej cieczy, jeżeli na tym samym wiskozymetrze czas przepływu wody t_w wynosił 155 s, a badanej cieczy o gęstości d = 1,22 g em^-3 (w temp. 293 K) wynosił 80 s.

Odp.: Tł_wzgl = 0,630; n = 0,636 • 10"³ Pa s.

14.    Obliczyć, w jakim czasie f przepłynie przez wiskozymetr objętość V* 3,5 cm³ etanolu o gęstości d= =s 0,792 g em”³, jeżeli czas spływu tej samej objętości wody w tym samym wiskozymetrze (w temp. 293 K) wynosił f_w ■ 155 s.

Odp.: f= 231 s.

15.    Czas przepływu pewną cieczy o gęstości 0,784 g em^-3 (w temp. 293 K) wynosi 72,5 s, a czas przepływu wody dla tego samego wiskozymetru wynosi 46 s. Obliczyć lepkość względną i bezwzględną tej cieczy.

Odp.: nwzgi. *¹ •²⁴- *1 * 1.25 • 10"^J Pas.

16.    Materiał sproszkowany, o gęstości d- 3,15 g em^-3, którego cząsteczki mają w przybliżeniu kształt kul. ułega sedymentacji w odstojniku napełnionym wodą. Obliczyć średnicę tych cząstek, jeżeli w czasie t = 1250 s cząstki te przebyły drogę dtogośd l * 50 cm (temperatura pomiarów wynosi 293 K). Gęstość wody w tej temperaturze przyjąć d_c * 1 g em ”³, a lepkość bezwzględną wody ą = 1,01 -10^-3 Pa s.

Rozwiązanie.

Do obliczenia zastosujemy równanie Stokesa (2.87)

2 ?g(d-dj ^    9a>

Rozwiązując to równanie i zamiast w podstawiając lit otrzymamy 2    9 / n

~2g(d-djt

Podstawiając dane mamy

^r= 4

9 0,5 0,00101 1250-9,81 -2150

= 10^-S

m

17. W celu wyznaczenia stałej K kuli o gęstości 7,08 g em³ wiskozymetr Hópplera napełniono wodą o temp. 293 K (współczynnik lepkości wody w tej temp. 0,001 Pa s). Obliczyć stałą K, jeżeli średni czas opadania kulki wynosił 11 s (gęstość wody przyjąć 1 g em”³).

Odp.: K= 1.49-10”*m²s .

c-h    >Q.

c

Rozdział 2. Płyny 103

18. Rurkę wiskozymetru z zadania 17 napełniono olejem o temp. 293 K (gęstość oleju w tej temperaturze wynosi 1,32 g em^-3). Średni czas opadania kulki (o stałej Kobliczonej w zadaniu 17) wynosi 29 s. Obliczyć współczynnik lepkości oleju w Pa s.

Odp.: i)* 2,49 10^-3 Pa-s.

19. Pewien roztwór spływa przez kapilarę wiskozymetru w czasie 184 s, a taka sama objętość wody w czasie 152 s. Obliczyć współczynnik lepkości roztworu, jeżeli jego gęstość wynosi 1,08 g-cm^-3, a lepkość wody w temp. pomiaru -1,14 10^-3 Pa s (gęstość wody przyjąć 1 g-cm"³).

Odp.: ti = 1,49 10"⁵ Pa-s.

2.2.2. Napięcie powierzchniowe

2.2.2.1. Wstęp

Pomiędzy cząsteczkami tworzącymi daną fazę istnieje oddziaływanie, którego siła zależy od odległości między cząsteczkami. Energię potencjalną E/^ powstającą między cząsteczkami przedstawia się często za pomocą wzoru zaproponowanego przez Lennarda i Jonesa

gdzie:

r - odległość między cząsteczkami, a i b - stałe.

Pierwszy człon równania przedstawia udział wynikający z przyciągania, drugi człon - z odpychania cząsteczek. Wykres funkcji w zależności od odległości między cząsteczkami przedstawiono na rysunku 2.12.

Na daną cząsteczkę działają inne cząsteczki znajdujące się obok, co przedstawiono schematycznie na rysunku 2.13.

Rysunek 2.12

Zależność energii potencjalnej cząsteczki od odległości między cząsteczkami

Jeżeli interesująca nas cząsteczka znajduje się wewnątrz fazy, to ze względu na równomierny rozkład cząsteczek wypadkowa sił działających na nią jest równa zeru. O ile cząsteczka leży na powierzchni cieczy, to część cząsteczki jest pod działaniem cząsteczek znajdujących się w gazie (powietrze, para nasycona). Ponieważ odległości między cząsteczkami w gazie są dużo większe od odległości między cząsteczkami w cieczy, to siły wywierane przez cząsteczki gazu na rozpatrywaną cząsteczkę są kilkaset razy mniejsze od sił wywieranych przez cząsteczki cieczy. Na cząsteczkę znajdującą się na powierzchni cieczy działa siła wypadkowa skierowana w głąb fazy ciekłej, zwana siłą powierzchniową. Sumę sił powierzchniowych działających na cząsteczki, zajmujące jednostkową powierzchnię, nazywamy ciśnieniem wewnętrznym cieczy.