B-1.9 Energia aktywacji przeplywu lepkiego

SAVE OFFLINE

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