IMG18 (7)

od siebie (ryc. 71), to na przesunięcie jednej z nich względem drugiej z prędkością V+dv należy użyć siły

F=y%-S    (65)

gdzie rj jest współczynnikiem lepkości lub krótko — lepkością.? liczbowo współczynnik ten równy jest sile, z jaką należy działać na warstwę cieczy o powierzchni 1 cm², aby przesunąć ją względem drugiej takiej samej, a odległej o 1 cm,

v+dv

-—i--

dx

^y„

Ryc. 71. Tarcie wewnętrzne cieczy (objaśnienia w tekście).

z prędkością o 1 cm/s większą niż prędkość pierwszej. Jeżeli siłę jF mierzymy w dynach, powierzchnię S WLCm?, odległość warstw * w cm, a prędkość v w.ęm/s, to wówczas £, otrzyma wymiar: dyną -js; cm^-2. Tak zdefiniowana jednostka lepkości nosi nazwę puazą. Stosowane w praktyce jej podwielokrotności to centi-puaz XcP = 10~² puaza) i milipuaz (mP = 10^-3 -puaza).

Współczynnik lepkości jest cechą charakterystyczną dla każdej cieczy, uzależnioną od jej rodzaju. W tabeli 20 podano dla orientacji wartości współczynników lepkości dla kilku cieczy w różnych temperaturach.

Tabela 20

Lepkość bezwzględna niektórych cieczy w centipuazach

Ciecz	0°	20°	40°	60°	80°	. 100°
HjO	1,792	1,005	0,656	0,469	0,356	0,284
C,HjOH	1,773	1,200	0,834	0,592
n C4H,OH	5,186	2,948	1,782			0,540
OH,	0,912	0,652	0,503	0,392	0,329
CHC1,	0,700	0,563	0,464	0,389
CCi4	1,329	0,969	0,739	0,585	0,468	0,384
Hg	1,685	1,554	1,450	1,367	1,298	1,240
(O	0,284 j	0,233	0,197	0,166	0,140	0,118

Dla wyznaczania wartości posługujemy się lepkościomierzami (wiskozymetrami), różnych typów. Najczęściej sióśowąge są wiskozymetry, w których pomiar lepkości dokonuje się łnierzap czas przepływu oitczy przez rurkę kapilarną (wiskozymetr Ostwalda, EnjęJeatS) albo szybkość opadania kulek szklanych lub metalowych w badanym ś;t)dowisku (wiskozymetr Hoplera).

Wiskozymetr Ostwalda stanowi rurka w kształcie litery U z dwoma zbiorniczkami A i B połączonymi ze sobą kapilarą o średnicy 0,2—1 mm i długości 5—6 cm (ryc. 72). Do pomiarów pobiera się każdorazowo tę samą objętość cieczy, wciągając ją pompką do zbiornika A. Wypuszczając następnie z niego ciecz, mierzymy stoperem czas wypływu tej objętości, która jest zawarta pomiędzy poziomami a i b. Powtarzając pomiar dla dwóch różnych cieczy (z których jedna spełnia rolę wzorca), wyznaczamy lepkość cieczy badanej, korzystając z zależności:

(66)

Vi 1 h ‘ 4 % ^2 * ^2

gdzie: t_x i t₂— czasy przepływu, a d_x i d₂ — gęstości cieczy.

Ryc. 72. Wiskozymetr Ostwalda.

ł

Ryc. 73. Wiskozymetr Hópplera. Ryc. 74. Zasada działania

wiskozymetru Hópplera.

Przykład. Czas przepływu wody pomiędzy poziomami a i b wiskozymetru Ostwalda wynosi 80 sekund w temperaturze 20°, podczas gdy czas przepływu metanolu 60 sekund. Obliczyć lepkość bezwzględną metanolu w tej temperaturze, znając gęstość wody i alkoholu metylowego równe kolejno 1 oraz 0,7915 g/cm⁸. Bezwzględna lepkość wody w tych warunkach wynosi 1,008 cP.

60 0,7915

*/ch,oh = 1,008 —gQ - j— = 0,598 cP

Ponieważ lepkość jest funkcją temperatury, wiskozymetr należy utrzymywać w termostacie.

W wiskozymetrze Hópplera (ryc. 73) mierzy się jak powiedziano wyżej szybkość opadania kulki szklanej lub metalowej w badanym środowisku. Zasadę metody objaśnia rycina 74.

Na kulkę spadającą w środowisku o lepkości n działa siła oporu R wyrażona równaniem Stockesa

_    * • r • t) • v    (67)

121