VEDELIKU VISKOOSSUSE TEMPERATUURIOLENEVUSE MÄÄRAMINE (2)

MATERJALITEADUSE INSTITUUT
FÜÜSIKALISE KEEMIA ÕPPETOOL
Üliõpilane:
Teostatud:
Õpperühm:
Kontrollitud:
Töö nr: 15k
Kaitstud:
VEDELIKU VISKOOSSUSE TEMPERATUURIOLENEVUSE MÄÄRAMINE
SKEEM
Tööülesanne: Määrata vedeliku viskoossuse temperatuuriolenevus. Arvutada viskoossuse aktiveerimisenergia .
Töö käik: Töövahendid puhastatakse hoolikalt. 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. 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 sekundi.
Teoreetiline põhjendus, valemid: Höppleri viskosimeeter on kujutatud skeemil . Mōōdetakse kuuli langemise aega uuritava vedelikuga täidetud silindris , mis on 10° 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: , kus -vedeliku viskoossus , r-kera raadius, v-kera liikumise kiirus. Kui kera langeb püsiva kiirusega läbi vedeliku, siis vedeliku poolt avaldatav takistav jōud tasakaalustab gravitatsioonijõu: on kera ruumala, - langeva keha tihedus, -vedeliku tihedus, g-raskuskiirendus. Siit saab avaldada vedeliku viskoossuse kuuli langemise kiiruse kaudu: , , kus H= 100 mm (äärmiste kriipsude vahekaugus silindris AB), t-aeg, mis kulus kuulil selle vahemaa läbimiseks, siis , kus k on seadme passis toodud kuuli konstant.
Et vedeliku viskoossus sõltub temperatuurist , siis . Seega saab aktiveerimisenergiat arvutada graafiku tõusu abil.
Katseandmed :
Tabel A
Kuul nr 4 Kuuli konstant K=1,181634 Kuuli tihedus ρ1= 8,150
Katse nr
Temperatuur, °C
Kuuli langemise aeg, s
Vedeliku tihedus katse temperatuuril ρ2,
Vedeliku viskoossus , mPa*s
1
2
3
Kesk
1
24,3
75,5
74,5
75,5
75,15
1,2559
612,19467
2
29,8
50
49
49,75
49,58
1,0291
417,18087
3
34,9
35
34,25
34,25
34,5
1,2502
281,27982
4
39,9
25,25
24,75
24,75
24,92
1,2500
203,17960
Tabel B
Katse nr
Temperatuur
K-1
mPa*s
ln
°C
T, K
1
24,3
297,3
3,36*10-3
612,19467
6,417
2
29,8
302,8
3,3*10-3
417,18087
6,034
3
34,9
307,9
3,25*10-3
281,27982
5,639
4
39,9
312,9
3,2*10-3
203,17960
5,314
Arvutused:
Glütseriini tihedus:
t=24,3°C
t=29,8°C
t=34,9°C
t=39,9°C
Vedeliku viskoossus:
Graafikud :
Arvutan graafikult ln η=f(1/T) sirge tõusu abil aktiveerimisenergia.
Kuna sirge tõus= EA/R, st EA=tõus*R=6981,2*8,314= 58041,797 kJ/mol
Järeldus:
Antud töös määrasin vedeliku viskoossuse temperatuuriolenevust ning selle abil arvutasin aktiveerimisenergia.