VEDELIKU VISKOOSSUSE TEMPERATUURIOLENEVUSE MÄÄRAMINE (0)

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TTÜ 
Materjaliteaduse  instituut 
 
füüsikalise keemia õppetool  
 
 
 
 
 
Töö nr: 15k 
Töö pealkiri:  VEDELIKU VISKOOSSUSE TEMPERATUURIOLENEVUSE 
 
MÄÄRAMINE 
 
 
 
 
 
 
 
Üliõpilase nimi ja eesnimi:  Jekaterina  Milosedova 
Õpperühm: KATB-47 
Töö teostamise 
 
 
 
kuupäev: 
Kontrollitud: 
Arvestatud: 
 
17.03.2014 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Teooria. Höppleri viskosimeeter on kujutatud joonisel 19. Mōōdetakse kuuli  langemise aega uuritava 
vedelikuga  täidetud  silindris,  mis  on  100  nurga  all  vertikaalsihi  suhtes.  Seda  viskosimeetrit  saab 
kasutada  njuutoni  vedelikele viskoossusega 3 ..   80000  mPas (cP). 
Kera küllalt aeglasel langemisel läbi vedeliku esineb kera pinnal laminaarne voolamine . Kerale mōjuva 
takistava jōu määrab  Stokesi  valem 
f = 6πrηv 
kus      η on vedeliku viskoossus , 
 
r  - kera raadius, 
 
v  - kera liikumise kiirus. 
Kui  kera  langeb  püsiva  kiirusega  läbi  vedeliku,  siis  vedeliku  poolt  avaldatav  takistav  jōud 
tasakaalustab gravitatsioonijõu: 
 
 
 
 
4/3πr3(ρ1-ρ2)g  = 6πrηv 
 
 
 
 
( V,10) 
 
 
Valemis 4/3 πr3 on kera ruumala, 
ρ1 - langeva keha tihedus, 
ρ2 - vedeliku tihedus, 
g  -  raskuskiirendus , 
sulgavaldis (ρ1- ρ2) vōtab arvesse vedeliku üleslüket. 
Viskosimeetri  komplekti  kuulub  rida  erineva  tiheduse  ja   raadiusega    kuule .  Sobiv  kuul  valitakse 
vastavalt uuritava vedeliku viskoossusele. Mōōdetakse aega, mis kuulil kulub horisontaalsete märkide 
vahe läbimiseks. 
Valemist ( V,10) saame avaldada vedeliku viskoossuse kuuli langemise kiiruse kaudu kujul: 
2 r2 g(  -  )
 
 
 
 
 =
1
2
0       
 
 
 
( V,11) 
 
9
Et  siin v =H/t, 
kus   H  = 100 mm on äärmiste kriipsude vahekaugus silindris(AB), 
 
t  - aeg , mis kulus kuulil selle vahemaa läbimiseks, 
siis lōplikult  
 
 
 
η = k(ρ1- ρ2)t   
 
 
 
( V,12) 
Avaldises k  on seadme passis toodud kuuli konstant, mPascm3/g, mis haarab konstantseid liikmeid 
valemis ( V,11). 
 
 
 
Töö  eesmärk.  Määrata  vedeliku  viskoossuse  temperatuuriolenevus.  Arvutada  viskoossuse 
aktiveerimisenergia . 
Töövahendid. Höppleri viskosimeeter,  stopper , ultratermostaat 
Töö  käik.  Enne  katset  tuleb  viskosimeetri  toru,  kuul  ja   sulgurid   puhastamisvarda  abil  hoolikalt 
puhastada . Kui toru  seintele  on jäänud kelme, tuleb see eemaldada sobiva lahusti abil ja lahusti jäljed 
omakorda eetriga. Seejärel täidetakse viskosimeetri toru kuni 25  mm toru otsast allapoole uuritava 
vedelikuga ja pannakse kohale tabeli alusel valitud kuul. Jälgitakse, et kuuli alla ei jääks ōhumulle, ja 
suletakse  toru.  Viskosimeetri   mantel   ühendatakse  termostaadiga,  mis  on  reguleeritud  nōutavale 
temperatuurile.  Lubatav  temperatuuri  kōikumine  katse  vältel  on    0,10.  Katset  võib  alustada10  . 15 
min järel, mis on vajalik temperatuuri ühtlustumiseks uuritavas  vedelikus  ja termostaadis. Pööratakse 
viskosimeetrit ja mōōdetakse stopperi abil aeg, mille jooksul kuul läbib vahemaa kahe äärmise kriipsu 
vahel.  Seejärel  pööratakse  viskosimeetrit  uuesti  ja  katset  korratakse.    Tehakse  3  vōi  5  mōōtmist, 
millest  vōetakse  keskmine.Edasi  tōstetakse  termostaadi  temperatuur  ōppejōu  poolt  etteantud 
järgmisele  väärtusele, hoitakse  seda  10  -15  minuti  vältel  ja  mōōdetakse  uuesti  kuuli  langemise  aeg. 
Korrektsete tulemuste saamiseks on vajalik, et langemise aeg ületaks 30 sekundit. 
Katseandmed : 
 
Kuul nr  4 
Kuuli konstant K= 1,181634           
 
kuuli tihedus   =8,150 g/cm3 
 
Vedeliku 
Katse  Temp. 
tihedus katse 
Vedeliku 
Kuuli langemise aeg s 
viskoossus  
nr 
°C 
temp-l ρ2 
η mPa∙s 
g/cm3 
 
 
1 
2 
3 
keskmine 
 
 
1 
22 
61 
60 
61 
60.7 
       
495,79 
2 
30 
43 
43 
42 
42.3 
1.2547 
344,65 
3 
35 
30 
30 
30 
30 
1.2547 
244,63 
4 
40 
22 
22 
22 
22 
1.25 
179,37 
5 
45 
16 
16 
16 
16 
       
130,57 
6 
50 
12 
12 
12 
12 
1.2438 
97,93 
 
Glütseriini tihedus ρ * 10 -3 
kg/m3 
20 oC 
1.2594 
30 oC 
1.2547 
40 oC 
1.25 
50 oC 
1.2438 
 
Arvutused: 
 
t
t

 
2
1
    (   )
2
1
3
1

 
t
t
3
2
  mingil temperatuuril leitakse interpoleerides: 
t = 22°C          ρ2 =                 (                                )                       kg/m3 
     
t = 35°C          ρ2 =                 (                              )                       kg/m3 
     
t = 45°C          ρ2 =                (                              )                       kg/m3 
     
Vedeliku viskoossusse arvutamine:  = k (t 
               (              )               
               (              )       344,65 
               (              )   = 244,63 
               (            )   = 179,37 
               (              )   = 130,57 
               (              )   = 97,93 
 
Temperatuur 
Katse nr 
1/T, K-1 
η, mPa∙s 
ln η 
°C 
T, K 
1 
22 
295 
0,00339 
495,79 
6,20 
2 
30 
303,1 
0,00330 
344,65 
5,84 
3 
35 
308,1 
0,00325 
244,63 
5,49 
4 
40 
312,9 
0,00319 
179,37 
5,19 
5 
45 
318 
0,00314 
130,57 
4,87 
6 
50 
323 
0,00309 
97,93 
4,58 
 
600
η=f(T) 
500
y = -14.39x + 4709.8 
400
 
as 300
η P
200
100
0
290
295
300
305
310
315
320
325
T,K 
 
 
6.5
ln η=f(1/T) 
6
  5.5
 η
nl
y = 5645.7x - 12.863 
5
4.5
4
0.003050 0.003100 0.003150 0.003200 0.003250 0.003300 0.003350 0.003400 0.003450
1/T 
 
 
 
Joone võrrand: y = 5645,7x - 12,863 
  
                                 
A= 12,863 
Sirge tõus: 5645,7 
 
Ea= (ln         )      
 
5645,7= Ea/R  Ea= 5645,7*R= 5645,7*8,314= 46938= 46,93 kJ/mol. 
 
Järeldused.  Viskoossuse  aktiveerimisenergia  Ea=  46,93  kJ/mol.  Viskoossus  ja  temperatuur  on 
omavahel seotud järgnevalt: Temperatuuri tõustes viskoossuse  arvuline  väärtus väheneb.