VEDELIKU VISKOOSSUSE TEMPERATUURIOLENEVUSE MÄÄRAMINE (2)

TTÜ keemiainstituut

KYF0030 - Füüsikaline keemia - praktikum
Laboratoorne töö nr:
Kk15
Töö pealkiri: VEDELIKU VISKOOSSUSE TEMPERATUURIOLENEVUSE MÄÄRAMINE
Õpperühm:
Töö teostaja :
Õppejõud: Kalju  Lott
23.10.2010
Teooria. Eelnevalt tuleks tutvuda viskoossuse mõistega Moodle või WebCT (uue nimega Blackboard Vista ) kolloidkeemia neljanda loenguga (on praegu veel saadav ka Internetis http://www.hot.ee/kaljulott/ ). Samuti leiab viskoosuse kohta selgitust Internetis, näiteks
http://en.wikipedia.org/wiki/Viscosity Höppleri viskosimeeter on kujutatud joonisel. 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 = 6rv
kus  on vedeliku viskoossus ,
r - kera raadius,
v - kera liikumise kiirus.
Joonis. Höppleri viskosimeeter
Kui kera langeb püsiva kiirusega läbi vedeliku, siis vedeliku poolt avaldatav takistav jōud tasakaalustab gravitatsioonijõu:
4/3r3(1- )g = 6rv ( V,10)
Valemis 4/3 r3 on kera ruumala,
 - langeva keha tihedus,
2 - vedeliku tihedus,
g - raskuskiirendus ,
sulgavaldis (1 - 2) 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:
0 ( V,11)
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
 = k (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 :
Kuuli konstant K= 1,181634 , kuuli tihedus ρ1 = 8,150 g/cm3
Katse nr
Temp. °C
Kuuli langemise aeg s
Vedeliku tihedus katse temp-l ρ2 g/cm3
Vedeliku viskoossus η mPa∙s
 
 
1
2
3
keskmine
 
 
1
20
98
97
96
97
1.2594
741.7347616
3
30
42
43.6
44
43.2
1.2547
331.5770293
4
40
22.6
22.2
22.4
22.4
1.25
172.5752824
5
50
11
11.8
11.6
11.46667
1.2438
88.78246991
Glütseriini tihedus ρ * 10 -3 kg/m3
10 oC
1.2642
20 oC
1.2594
30 oC
1.2547
40 oC
1.25
50 oC
1.2438
 mingil suvalisel katsetemperatuuril leitakse lineaarset interpoleerimist kasutades:
Katse nr
Temperatuur
1/T, K-1
η, mPa∙s
ln η
 
°C
T, K
 
 
1
20
293
0.003412969
741.7347616
6.608992
2
30
303
0.00330033
331.5770293
5.80386
3
40
313
0.003194888
172.5752824
5.150834
4
50
323
0.003095975
88.78246991
4.486189
Leiame viskoossuse aktiveerimisenergia Ea ln ɳ=f(1/T) graafikust:
Ea/R
Ea
6649.5
55283.943