DSCF6584

124

gdzie A jest stałą o wymiarze lepkości, E,^ oznacza energię aktywacji, R - stałą gazową i T - temperaturę. Uzasadnienie formy zależności 13 można znaleźć w podręcznikach chemii fizycznej, np. w [20].

5. Układ pomiarowy

Układ doświadczalny przedstawiony jest na rys. 32. Naczynie pomiarowe włączone jest w obieg termostatu. Regulację ciśnienia zapewnia rurka odpływowa R.

Rys. 32. Układ do badania zależności współczynnika lepkości wody od temperatury

6. Pomiary

Po wykonaniu pomiarów długości / oraz promienia R kapilary, a także ciśnienia hydrostatycznego p = pgh (por. rys. 32), należy zmierzyć objętość ]§ cieczy wypływającej w ciągu dłuższego czasu (np. t = 100 s) i znaleźć natężenie przepływu V= VJt. Pomiary natężenia przepływu powtarzamy, podwyższając temperaturę co ok. 5K.

7. Opracowanie

W oparciu o związek 12 obliczamy % a natępnie wykreślamy zależność | = *](T). Po zlogarytmowaniu wzoru 13 i użyciu skali funkcyjnej x = T~^l, y = lnt/, otrzymamy przewidywaną zależność temperaturową lepkości w postaci liniowej y = a + bx, gdzie a = la A, b = E_kpkJR. Po znalezieniu wartości parametrów prostej i ich niepewności metodą najmniejszych kwadratów można obliczyć energię aktywacji E_kpk = bR oraz niepewność A£_lcpt == E_lcpk Ab/b.

pytania

1.    Jaką interpretację można dać wielkości £_lepi,?

2.    Obliczony ze wzoru 12 współczynnik lepkości uzależniony jest od błędu w pomiarze promienia kapilary. Jak wpływa błąd AR na obliczoną wartość energii aktywacji?

C-3. Pomiar współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa 1. Wstęp

W doświadczeniu wyznaczmy współczynnik lepkości cieczy, korzystając ze znanego wzoru Stokesa'*, opisującego opór, jakiego ze strony ośrodka lepkiego doznaje poruszająca się kula. Wzór Stokesa „wyprowadzimy” posługując się analizą wymiarów. Intuicja podpowiada nam, że opór stawiany przez ośrodek jest tym większy, im większe są rozmiary kulki i jej prędkość oraz lepkość ośrodka. Wielkość kulki określa jednoznacznie jej promień, a miarą lepkości jest tzw. współczynnik lepkości »/, który można zdefiniować w oparciu o wzór Newtona:

0)

dv

gdzie / oznacza siłę działającą na jednostkę powierzchni, — jest gradientem

dy

prędkości. Współczynnik rj jest równy liczbowo takiej sile działającej na jednostkę powierzchni, która jest niezbędna do utrzymania jednostkowej różnicy prędkości pomiędzy dwiema równoległymi warstwami cieczy, odległymi od siebie o jednostkę długości. Oznaczmy wymiar długości przez L (length), masy przez M (mass) i czasu przez T (time). Ze wzoru 1 można znaleźć wymiar współczynnika lepkości:

'Opublikowany w 1845 r.