Temat ćwiczenia: Czujniki wielkości fizykochemicznych. Pomiary

Automatyka i pomiar wielkości fizykochemicznych
ĆWICZENIE NR 9
Temat ćwiczenia: Czujniki wielkości fizykochemicznych.
Pomiary gęstości, lepkości oraz pH
Cel ćwiczenia: Praktyczne zaznajomienie z densytometria oscylacyjną. Umiejętność
wykonania laboratoryjnych pomiarów lepkości cieczy w funkcji temperatury; wyznaczenie
energii aktywacji i entalpii swobodnej aktywacji przepływu lepkiego. Pomiary lepkości
miernikiem do pracy ciągłej. Kalibracja pH-metru i pomiar pH.
Zagadnienia do kolokwium:
Czujniki pomiarowe, klasyfikacja czujników. Czujniki i układy do pomiaru wielkości
fizykochemicznych (ciśnienie, temperatura, przepływ, gęstość, lepkość, pH). Wzorce
(gęstość, lepkość, pH). Lepkość dynamiczna i kinematyczna, jednostki, zależność ArrheniusaGuzmana; Ultradźwięki, technika ultradźwiękowa w pomiarach lepkości, przepływu,
gęstości.
Literatura:
1. M. Miłek, Metrologia elektryczna wielkości nieelektrycznych, Oficyna Wydawnicza Uniw.
Zielonogórskiego, Zielona Góra 2006.
2. J. Bednarczyk i in., Podstawy metrologii technicznej – laboratorium, WND, AGH,
skr.1591, Kraków, 2000.
3. Praca zbiorowa, Automatyka. Poradnik inżyniera, WNT, Warszawa 1969.
4. M.Turkowski, Przemysłowe sensory i przetworniki pomiarowe, Wydawnictwo Politechniki
Warszawskiej, Warszawa, 2000.
5. M. Łapiński, W. Włodarski, Miernictwo elektryczne wielkości nieelektrycznych. Czujniki
pomiarowe, WNT, Warszawa 1970.
Odczynniki i sprzęt laboratoryjny:
Termostat UTU 4; regulator analogowy PI Unipan 660; Viscoclock z wiskozymetrem
Ubbelohde’a; wodny roztwór glikolu etylenowego; wiskozymetr ultradźwiękowy Unipan
505; pH-metr N-512 Elpo, roztwory buforowe.
# Karty charakterystyki stosowanych odczynników dostępne na pracowni.
Przebieg ćwiczenia:
1. Pomiary gęstości. Densytometria oscylacyjna.
2. Pomiary lepkości w funkcji temperatury wiskozymetrem Ubbelohde’a z automatycznym
pomiarem czasu (Viscoclock).
3. Wiskozymetria ultradźwiękowa. Pomiar wiskozymetrem ultradźwiękowym Unipan 505.
4. Pehametria. Kompensacja temperatury. Kalibracja pH-metru przy pomocy roztworów
buforowych.
© Katowice, 2016
Opracowanie wyników:
Zestawienie metod pomiaru gęstości. Zestawienie metod pomiaru lepkości. Obliczenie
lepkości kinematycznej ν zgodnie z zależnością (1). Wyznaczenie współczynników
temperaturowej zależności lepkości dynamicznej zgodnie z równaniem ArrheniusaGuzmana.(2). Wyznaczenie energii aktywacji przepływu lepkiego Ea. Wyznaczenie entalpii
swobodnej aktywacji przepływu lepkiego ∆G z godnie z zależnością (3). Wykresy. Analiza
błędów. Wnioski.
ν = K⋅tsr
(1)
lnη = A + Ea/(RT)
(2)
∆G = RT ln (ηV/(hNA))
(3)
gdzie K oznacza stałą kapilary, tsr średni czas wypływu, η lepkość dynamiczną, R stałą
gazową, h stałą Plancka, V objętość molową, a NA = 6.02⋅1023 mol-1
© Katowice, 2016