ćw 18 - pomiar lepkości kinematycznej.doc

(135 KB) Pobierz
Krzysztof Dudziński

Kaja Fac

Paulina Krzemińska

Wtorek, 13.30

 

Ćwiczenie nr 18

 

Pomiar lepkości kinematycznej

 

 

              Celem naszego ćwiczenia jest wyznaczenie lepkości kinematycznej mieszaniny etanol – woda w funkcji składu mieszaniny oraz temperaturowej charakterystyki lepkości kinematycznej etanolu.

              Pomiary będziemy wykonywać trójramiennym termostatowanym wiskozymetrem typu Ubbelohde. Wiskozymetr składa się z trzech ramion: szerokiej rurki do napełniania, ramienia pomiarowego i rurki wentylacyjnej. Rurką do napełniania będziemy wlewać określoną mieszaninę cieczy, po czym pod ciśnieniem ciecz będzie wprowadzana do ramienia pomiarowego, składającego się z banieczki pomiarowej, banieczki rozbiegu i kapilary pomiarowej. Czynność ta będzie się odbywała w określonej temperaturze, temperaturę tą zapewni nam sterowany elektronicznie termostat. Gdy ustawimy już odpowiednią temperaturę i napełnimy wiskozymetr cieczą, będziemy mogli zmierzyć stoperem czas przejścia górnego menisku cieczy między znacznikami umieszczonym na ramieniu pomiarowym wiskozymetru.

 

Wyznaczenie stałej K wiskozymetru

 

Stałą K będziemy wyznaczać z pomiarów czasu wypływu wody w temperaturze 25°C. Do tego celu wykorzystamy wzór:

 

, gdzie:

 

- lepkość kinematyczna wody w 25°C, 0,8963 [mm2/s] ( źródło: Poradnik fizykochemiczny, wyd. naukowo techniczne )

 

K wynosi 0,0106 [mm2/s2]                                                                                                 

 

Obliczenie lepkości kinematycznej dla każdej mieszaniny

 

Lepkość kinematyczną będziemy obliczać korzystając ze wzoru:

 

, gdzie:

- lepkość kinematyczna,

t – czas wypływu,

- poprawka Hagenbacha

 

 

 

 

 

Stosunek wody do etanolu

Objętość etanolu w mieszaninie [%]

Zmierzone czasy wypływu [s]

Średni czas wypływu [s]

Poprawka Hagenbacha [s]

Lepkość kinematyczna [mm2/s]

25-0

0%

86

86

1,22

0,8963

86

21 - 4

16%

131

131

0,59

1,3787

131

16,5-8,5

34%

207

207,5

0,25

2,1911

208

11,5-13,5

54%

241

243

0,16

2,5673

245

8.-17

68%

248

242

0,16

2,5567

236

4-21

84%

207

207,5

0,25

2,1911

208

0-25

100%

165

164

0,39

1,7297

163

Wykres:

 

 

 


Zależność temperaturowa lepkości kinematycznej dla etanolu

 

Zależność temperaturową dla mieszaniny o nieznanym składzie obliczałyśmy w ten sam sposób, co powyżej, korzystając ze wzoru . Wyniki przedstawiamy w tabeli:

 

Temperatura [st. C]

Zmierzone czasy wypływu [s]

Poprawka Hagenbacha [s]

Lepkość kinematyczna [mm2/s]

25

131

0,59

1,3787

30

130

0,59

1,3681

35

108

0,82

1,1331

40

100

0,99

1,0467

45

90

1,22

0,9386

 

Wykres:

 

 

 

Komentarz i wnioski

 

              Z przeprowadzonego doświadczenia wynika, iż największą lepkość posiadają mieszaniny cieczy, w których danych substancji znajduje się w miarę podobna ilość. W naszym przypadku była to mieszanina wody (V=11,5 ml) i etanolu (V=13,5 ml). W związku z tym najmniejszą lepkość osiągnęły ciecze, będące w roztworze same; z tym, że woda ma mniejszą lepkość aniżeli etanol. Na lepkość cieczy wpływa wielkość cząsteczek w roztworze, a także zdolność tworzenia przez nie wiązań wodorowych. W wodzie tworzą się liczne wiązania wodorowe pomiędzy pojedynczymi cząsteczkami, co podwyższa jej lepkość w stosunku do substancji o podobnej wielkości cząsteczek, ale nie tworzących wiązań wodorowych. Natomiast w etanolu tworzonych jest mniej wiązań wodorowych, ale cząsteczki są większe, co zwiększa jego lepkość względem wody. W mieszaninie woda - etanol małe cząsteczki wody wciskają się pomiędzy większe cząsteczki etanolu i tworzą z nimi i ze sobą wiązania wodorowe. Ilość wiązań jest więc większa niż w samym etanolu. Dzięki temu mieszanina staje się bardziej lepka niż czyste substancje.

              W naszym doświadczeniu przeprowadziliśmy także pomiar zależności temperaturowej lepkości kinematycznej dla etanolu. Wywnioskować z tego możemy, iż czym wyższa temperatura, tym lepkość układu maleje. Zależność tą opisuje wzór , z którego widać, iż jest to zależność wykładnicza. Dzieje się tak, ponieważ energia kinetyczna cząsteczek jest wprost proporcjonalna do tem...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin