Tomasz Bartnik 168811 18.03.2009

Środa 13¹⁵

Inżynieria Materiałowa W-3

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 8

Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy na podstawie prawa Stokesa

1. Cel ćwiczenia

1. Obserwacja ruchu ciał spadających w ośrodku ciągłym

2. Wyznaczanie lepkości cieczy

2. Spis przyrządów:

1. Naczynie cylindryczne z badaną cieczą

2. Areometr

3. Zestaw kulek

4. Waga

5. Linijka z podzałką minimetrową

6. Śruba mikrometryczna

7. Stoper

8. Wiskozymetr Hőpplera

3. Wyniki pomiarów:

a.) Wyznaczanie współczynnika lepkości przy użyciu szerokiego naczynia cylindrycznego :

* Pomiar średniej wartości średnicy d każdej kulki :

- Bezwzględny błąd pomiaru średnicy Δd = 0,01 przyjęty jako najmniejsza działka śruby mikrometrycznej.

- Wyniki pomiarów :

	LLp.	Kulka nr 1	Kulka nr 2	Kulka nr 3
d [mm]	11	15,90	11,89	5,99
		22	15,91	11,90	5,98
		23	15,90	11,89	5,97
		34	15,86	11,88	5,97
		55	15,92	11,88	5,96
		66	15,91	11,91	5,96
dśr±Δdśr[mm]		15,90 ± 0,01	11,89 ± 0,01	5,97 ± 0,01

* Pomiar masy kulki wagą laboratoryjną analityczną :

- Bezwzględny błąd pomiaru masy Δm = 0,2 mg = 0,0002 g

- Wyniki pomiarów :

kulka	nr 1	nr 2	nr 3
m [g]	5,302 ± 0,0002	6,878 ± 0,0002	0,324 ± 0,0002

* Pomiar gęstości cieczy za pomocą areometru :

- Wyniki pomiaru :

ρ^/ = (1,25 ± 0,01) g / cm³ = (1250 ± 10) kg / m

* Obliczenie objętości kulek :

kulka	nr 1	nr 2	nr 3
V ± ΔV [m^3]		(880,1 ± 2,2)10^-9	(111,4 ± 0,5)10^-9

- Przykładowe obliczenia :

* Obliczenie gęstości kulek :

kulka	nr 1	nr 2	nr 3
ρ ± Δρ [kg /m^3]	2519,1 ± 4,9	7815,0 ± 15,2	2908,4 ± 5,7

- Przykładowe obliczenia :

* Obliczenie średniego czasu t_śr opadania kulek :

	Lp.	nr 1	nr 2	nr 3
t [s]	1	1,66	0,42	6,25
		2	1,70	0,47	6,28
		3	1,69	0,46	6,14
		4	1,72	0,45	6,19
		5	1,70	0,40	6,23
		6	1,71	0,48	6,20
		tśr [s]	1,69	0,45	6,22
		Δtśr [s]	0,01	0,01	0,02

- Błąd bezwzględny pomiaru czasu Δt = 0,01 [s] przyjęty jako najmniejsza działka stopera.

- Przykładowe obliczenia :

* Obliczenie współczynnika lepkości dla kulek :

	nr 1	nr 2	nr 3
η[N*s/m^2]	1,182	0,910	0,801
ηśr [N*s/m^2]	0,964

- Droga przebyta przez kulkę h = 0,25 + 0,01[m] [N*s/m²]

- Przyśpieszenie ziemskie g = 9,81 [m/s²]

- Przykładowe obliczenia :

b.) Wyznaczanie współczynnika lepkości przy użyciu wiskozymetru Hpplera :

* Pomiar czasu między 1 a 3 pierścieniem :

- Bezwzględny błąd pomiaru czasu Δt = 0,01 przyjęty jako najmniejsza działka stopera.

- Wyniki pomiaru :

t = (144,36 + 0,01) [s]

* Obliczanie wartości współczynnika lepkości cieczy :

k - stała wiskozymetru

ρ_k - gęstość kulki

ρ_c - gęstość cieczy

k = 0,7941 * 10^-6 [m²/s²]

ρ_k = (2,41 + 0,01) [g/cm³]

ρ_c = (1,235 + 0,005) [g/cm³]

4.Wnioski:

Współczynnik lepkości wyznaczany za pomocą prawa Stokesa zależy od wielu czynników, takich jak gęstość cieczy, promień kulki, gęstość materiału z jakiego kulka jest wykonywana, świadczą o tym trzy różne wartości współczynnika η mierzonego dla tej samej cieczy za pomocą trzech różnych kulek. Różnice pomiarowe biorą się także z pomiaru czasu, gdzie duża role odgrywał czas reakcji osoby mierzącej czas.

Bardziej precyzyjną metodą wyznaczania współczynnika lepkości cieczy jest zastosowanie wiskozymetru Hopplera. Wyniki są do siebie bardziej zbliżone ponieważ nie wpływa na nie aż tyle czynników, jak w metodzie Stokesa, gdzie musieliśmy zmierzyć wiele różnych wielkości potrzebnych do wyznaczenie współczynnika lepkości, co powodowało duże odchylenia.

---