^ ^ ^ Fyzikální praktikum 2
PED
Úloha č. 8: Měření vizkozity kapalin
Ukol:
1. Změřte viskozitu destilované vody
2. Změřte viskozitu technického lihu
Hópplerův viskozimetr patří mezi tzv. tělískové viskozimetry. U tohoto druhu viskozimetrů se viskozita určuje z rychlosti pádu tělíska (kuličky) v dané kapalině.
Na kuličku padající v kapalině působí tři síly: tíha G, vztlak Fa a odpor prostředí F$. Pro kuličku u hustotě pk a poloměru r platí:
4 o
G = -TirópKg (1)
FA = \^Pvg (2)
kde Fa je Archimedova síla, py je hustota vzorku kapalina, px je hustota padající kuličky a g je tíhové zrychlení.
Pro odpor prostředí platí:
Fs = (iTrqrv (3) kde Fs je Stokesova síla, rj je dynamická viskozita vzorku a v je rychlost pádu.
Mezi ryskami viskozimetru se kulička pohybuje pohybem rovnoměrným přímočarým, podle 1. Newtonova zákona tedy platí
G — Fa — Fs = 0 (4)
Po dosazení:
odtud
—irr^pKg--irr^pyg — Girrjrv = 0 (5)
3 3
2r\pK-pv).g 1 9v w
Provedeme-li experiment tak, že necháme při měření kuličku proběhnout vždy stejnou dráhu a měříme čas t, za který tuto dráhu urazí, dostaneme
2r2g.
V=-g^-{PK-pV)-t (7)
1
Konstantu K = nazýváme konstanta kuličky. Je tedy rj = K{px — Pv) ' t- Měření s tělískovým viskozimetrem využívá srovnávací metody, kde je měřena doba pádu kuličky ve srovnávací kapalině (vodě) o známé viskozite a v kapalině, jejíž viskozitu chceme stanovit. Je tedy
odtud
a odtud plyne
rj1= K ■ h(pK ~ pvi)
m m
7]2=K ■ t2(pK - PV2)
*i(p.
K
PVl)
m = vi
t2ÍPK ~ PV2) h(PK ~ PV2)
K
PVl)
(8)
(9)
(10)
Orientační postup
Zkontrolujeme, zda základní deska viskozimetru je umístěna vodorovně (vodováha na přístroji). Pokud ne, upravíme jeho polohu pomocí stavěcího šroubu na noze.
Ujistíme se, že viskozimetr je zaaretován. Odaretování se provádí vytažením šroubu se zářezem, aretuje se zasunutím zpět do kotvení.
Odšroubujeme horní uzávěr, čistou a suchou spádovou trubici zcela naplníme studovanou kapalinou a vložíme vhodnou kuličku (dle údajů výrobce). Viskozimetr uzavřeme horním uzávěrem (viz obr. níže). Přebytečná kapalina vyteče.
Změříme dobu, za kterou horní okraj kuličky spadne od horní rysky trubice viskozimetru k dolní. Pak viskozimetr odaretujeme, tělo viskozimetru otočíme o 180° kolem vodorovné osy a opět zaaretujeme. Opakujeme měření (celkem nejméně třikrát).
Viskozimetr otevřeme, jeho obsah vylejeme do kádinky (pozor na padající kuličku) a viskozimetr důkladně propláchneme srovnávací kapalinou o známé viskozite (např. destilovanou vodou).
Trubici viskozimetru naplníme srovnávací kapalinou a měření opakujeme.
Po skončení práce vypustíme srovnávací kapalinu z viskozimetru. Pokud srovnávací kapalinou nebyla destilovaná voda, viskozimetr důkladně vypláchneme. Pak jej necháme otevřený vyschnout.
Podle údajů výrobce si zapíšeme hustotu použité kuličky.
Stanovíme hustotu vzorku.
Výpočet podle vztahu (10).
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
horní deska horní uzávěr
horní, resp. spodní ryska na spádové trubici
spádová trubice
spodní deska
připojení termostatu
spodní uzávěr
noha
stavěči šroub vodováha
kotvení štoubu se zářezem šroub se zářezem
Z/)//////////////////
2