B-1.9 ENERGIA AKTYWACJI PRZEPŁYWU LEPKIEGO

B-1.9
ENERGIA AKTYWACJI PRZEPŁYWU LEPKIEGO
Cel ćwiczenia: Wyznaczanie temperaturowej zależności lepkości wodnego roztworu
glicerolu; wyznaczanie energii aktywacji przepływu lepkiego.
Zagadnienia:
Lepkość;
ciecze newtonowskie i
nienewtonowskie; temperaturowa
zależność lepkości cieczy i gazów; energia aktywacji przepływu lepkiego;
prawo Hagena-Poiseuille’a; lepkość względna; prawo Archimedesa
Sprzęt:
Odczynniki:
wiskozymetr Englera z wyposażeniem,
glicerol, wodne roztwory
waga hydrostatyczna Mohra – Westphala z wyposażeniem,
glicerolu
stoper, cylinder miarowy
UWAGI:
1. Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia należy zapoznać się z zasadą pomiaru
lepkości za pomocą wiskozymetru Englera oraz z metodą wyznaczania gęstości za pomocą
wagi Mohra-Westphala.
2. Objętość próbki w pomiarach lepkości wynosi ok. 200 cm3.
Wykonanie ćwiczenia:
1. Wykalibrować wiskozymetr Englera wykorzystując jako ciecz wzorcową wodę
destylowaną o temperaturze 20 ± 1°C). Pomiar przeprowadzić pięciokrotnie i wyliczyć
średnią oraz oszacować niepewność wyznaczenia średniej.
2. Wiskozymetrem
Englera
zmierzyć
lepkość
roztworu
badanego
związku
w kilku temperaturach z zakresu od 30 do 60°C. Pomiaru w danej temperaturze
dokonywać dopiero po starannej stabilizacji termicznej.
3. Przy pomocy wagi Mohra–Westphala wyznaczyć gęstość roztworu badanego związku
w kilku temperaturach z zakresu od 30 do 60°C (nie muszą to być te same temperatury jak
przy pomiarach lepkości). Tak jak w przypadku pomiaru lepkości, pomiaru gęstości
w danej temperaturze dokonywać dopiero po starannej stabilizacji termicznej.
1
4. Instrukcja dotycząca wykonywania pomiarów za pomocą wagi Mohra–Westphala
dostępna na platformie e-chem.
Opracowanie wyników:
1. Obliczyć gęstość na podstawie pomiarów na wadze Mohra – Westphala (wzory dostępne
na pracowni w załączniku do instrukcji).
2. Sporządzić wykres zależności gęstości badanej substancji od temperatury. Dopasować
(metoda najmniejszych kwadratów) wielomian do danych eksperymentalnych. Na
podstawie przeprowadzonego dopasowania (korzystając z otrzymanych w procedurze
dopasowania współczynników) wyznaczyć gęstość badanej cieczy w temperaturach,
w których prowadzone były pomiary lepkości.
3. Przeliczyć lepkość względną otrzymaną w °E na jednostki lepkości kinematycznej, ν,
zgodnie ze wzorem podanym w poradniku fizykochemicznym.
4. Korzystając z wartości gęstości wyznaczonych w punkcie 2 oraz lepkości kinematycznej
wyznaczonej w punkcie 3 wyliczyć współczynnik lepkości dynamicznej, η.
5. Sporządzić wykres zależności: ln η = f ( T −1 )
6. Wyniki zebrać w tabeli:
Temp.
Gęstość
Lepkość
Lepkość
Lepkość
Lepkość
Lepkość
Lepkość
kinem.
kinem.
kinem.
dynam.
dynam.
dynam.
(ν)[St]
(ν)[cSt]
(ν)[m2/s]
(η)[P]
(η)[cP = (η)[Pa*s]
mPa*s]
7. Metodą najmniejszych kwadratów obliczyć współczynniki równania Arrheniusa-Guzmana
oraz energię aktywacji przepływu lepkiego.
8. Przeprowadzić dyskusję uzyskanych wyników w kontekście zastosowań badanej
substancji. Przeprowadzić dyskusję błędów. Korzystając z literaturowych wartości
lepkości lub/i gęstości, oszacować dla badanego roztworu gliceryny stężenie.
Literatura:
1. Instrukcja obsługi wagi Mohra-Westphala
2
2. Platforma e-chem http://el.us.edu.pl/upgow/mod/page/view.php?id=1416 –prowadzenie
pomiarów na wadze Mohra-Westphala (film nr 3)
3. L.Sobczyk, A.Kisza, K.Gatner, A.Koll, „Eksperymentalna chemia fizyczna” PWN
Warszawa 1992.
4. J.Bryłka, „Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej”, Skrypt Wyższej Szkoły
Inżynieryjnej w Radomiu, 1983.
5. K.Pigoń, Z.Ruziewicz „Chemia fizyczna 1”, PWN, Warszawa 2005.
6. L.Komorowski, A.Olszowski, Chemia Fizyczna, tom 4, Laboratorium Fizykochemiczne,
PWN, Warszawa 2013.
7. Poradnik fizykochemiczny, WNT, Warszawa 1974.
3