wymagania@ bmp

100

dają wartości proporcjonalne do naprężenia ścinającego. Właściwości reologiczne substancji mają duże znaczenie w praktyce. Z ich pomocą można określić właściwości gotowych wyrobów, np. pastę do mycia zębów lub skondensowane mleko można pakować w tuby, gdyż nie wylewają się pod własnym ciężarem, bo są substancjami plastycznymi mającymi granicę płynięcia.

Ćwiczenie 2-2a

Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy za pomocą wiskozymetru Ostwalda

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z techniką wyznaczania współczynnika lepkości oraz wyznaczenie zależności między lepkością a składem dwuskładnikowego roztworu dwóch mieszających się cieczy.

Aparatura i materiały

Termostat wodny, wiskozymetr Ostwalda, gruszka gumowa, biureta ze statywem i lejkiem, pipety obj. 25 i 20 cm³,6 kolb miarowych obj. po 100 cm³, termometr, stoper, woda destylowana, gliceryna.

Wykonanie ćwiczenia

Na początku ćwiczenia przygotowuje się roztwory gliceryny w wodzie. Do ponumerowanych kolb miarowych należy pipetą odmierzyć do każdej po 25 cm³ wody destylowanej, a następnie z biurety dodać takie objętości gliceryny, aby otrzymać roztwory gliceryna - woda o stężeniach: 0,10,20,30,40,50% (w procentach masowych). Roztwory dokładnie wymieszać i umieścić w termostacie na 20-30 min w celu ustalenia się temperatury.

Następnie przystępuje się do pomiaru czasu spływu wody i roztworów gliceryny w wiskozymetrze Ostwalda (rys. 2.7).

W tym celu do umieszczonego w termostacie czystego i suchego wiskozymetru wprowadza się za pomocą pipety określoną objętość wody (np. 20 cm³), a następnie gruszką gumową zasysa się wodę do ramienia z kapilarą tak, aby jej menisk znalazł się powyżej kreski a. Po usunięciu gruszki następuje swobodny spływ wody. W chwili gdy dolny menisk wody osiągnie kreskę a, uruchamia się stoper, który zatrzymuje się wówczas, gdy dolny menisk wody osiągnie kreskę b. Odczytany na stoperze czas jest czasem swobodnego przepływu określonej objętości wody, zawartej między kreskami a i b. Pomiar należy powtórzyć kilkakrotnie, zasysając wodę zawsze powyżej kreski a, a następnie obliczyć średnią arytmetyczną trzech najbardziej podobnych wyników.

Tę samą czynność powtarza się z przygotowanymi roztworami gliceryny.

Jako wynik podaje się lepkości względne roztworów gliceryny obliczone ze wzoru (2.57) oraz lepkości bezwzględne tych roztworów obliczone ze wzoru (2.81). Lepkość bezwzględną wody należy wziąć z tablicy 11.8 zamieszczonej w rozdziale 11.

Z uzyskanych wyników doświadczalnych należy sporządzić wykres zależności lepkości od stężenia roztworu.

Wyznaczyć lepkość roztworu otrzymanego od prowadzącego ćwiczenia, a następnie na podstawie sporządzonego wykresu obliczyć stężenie tego roztworu.

Ćwiczenie 2-2b

Pomiar współczynnika lepkości cieczy za pomocą wiskozymetru Hópplera

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczeni a jest zapoznanie się z techniką wyznaczania lepkości za pomocą wiskozymetru Hópplera oraz wyznaczanie gęstości cieczy za pomocą piknometru.

Aparatura i materiały

Wiskozymetr Hópplera, termostat wodny, waga analityczna, piknometr, termometr, stoper.

Wykonanie ćwiczenia

W podłączonym do termostatu wiskozymetrze Hóppłera (rys. 2.10) odkręcić górną nakrętkę i wolno, aby uniknąć tworzenia się pęcherzyków powietrza, napełnić rurkę pomiarową wodą destylowaną do wysokości ok. 2 cm poniżej górnej krawędzi. Następnie należy do rurki wprowadzić kulkę, zamknąć wiskozymetr i odczekać ok. 20 min do chwili ustalenia się temperatury. Za pomocą stopera należy zmierzyć czas opadania kulki między górną i dolną kreską na rurce pomiarowej. Następnie po zwolnieniu aretażu, rurkę przyrządu należy obrócić o 180° i powtarzać pomiary do uzyskania trzech zgodnych ze sobą wyników. Po zakończeniu pomiarów i odkręceniu górnej nakrętki, wylać z wiskozymetru ostrożnie ciecz obracając przyrząd w statywie w ten sposób, aby kulka pozostała na dnie rurki. Kulkę wyjmujemy ostrożnie, uważając, aby nie wypadła na stół. Kulek nie wolno chwytać gołymi palcami, ujmujemy je przez bibułę filtracyjną. Rurkę należy starannie osuszyć.

Gęstość kulki oblicza się ze wzoru d = mJv, masę kulki uzyskuje się ważąc ją na wadze analitycznej, a objętość z pomiaru jej średnicy. Znajdując w tablicach lepkość i gęstość wody (patrz tablice 11.6 i 11.8) w temperaturze pomiaru obliczamy stałą kulki K za pomocą wzoru

(2-91).

W sposób identyczny do opisanego powyżej należy wyznaczyć czas t - opadania kulki w cieczy otrzymanej od prowadzącego ćwiczenia i po wyznaczeniu jej gęstości d_c metodą pik* nometryczną należy obliczyć lepkość J\ badanej cieczy za pomocą wzoru (2.92), wykorzystując obliczoną wcześniej stałą kulki K.

Gęstość cieczy d_c wyznacza się znaną z fizyki metodą piknometryczną. Dokonuje się tego w naczyniu zwanym piknometrem. Pusty piknometr waży się na wadze analitycznej, otrzymując masę m₍. Następnie wlewa się do piknometru wodę destylowaną w takiej ilości, aby po zamknięciu korkiem wypełniona została całkowicie jego rurka kapilarna. Piknometr wyciera się z zewnątrz czystą ściereczką i ponownie waży na wadze analitycznej, otrzymując masę m₂. Po opróżnieniu piknometru z wody, wlewa się do niego ciecz badaną i waży, otrzymując masę

Masa cieczy badanej wynosi m₃ - mj, masa wody destylowanej w tej samej objętości i temperaturze wynosi m₂ - mj. Gęstość względną badanej cieczy obliczamy ze wzoru

(2.94)

^m3 “ ^ml ^m2~^ml

Gęstość bezwzględną d_c badanej cieczy obliczamy ze wzoru