Sprawozdanie
„Fizykochemiczna charakterystyka substancji czystych. Prężność pary cieczy. Lepkość.”
Część I
Wyznaczenie współczynnika lepkości dynamicznej cieczy
1. Podstawy teoretyczne
Lepkość jest wielkością charakteryzującą ciecze i gazy w procesach dynamicznych. Ruch płynu możemy sobie wyobrazić jako przesuwanie się poszczególnych warstw płynu. Pomiędzy warstwami istnieje tarcie wewnętrzne. Rozważając ruch dwóch „sąsiednich” warstw płynu definiujemy siłę, z jaką oddziałują na siebie poruszające się warstwy:
gdzie:
- współczynnik lepkości dynamicznej (lepkość dynamiczna), A - powierzchnia,
- gradient prędkości w kierunku prostopadłym do powierzchni.
Oprócz lepkości dynamicznej stosuje się pojęcie lepkości kinematycznej , zdefiniowanej wzorem:
Lepkości te różnią się znacznie od siebie w przypadku cieczy i gazów:
Na lepkość gazów duży wpływ mają zderzenia cząsteczek obu poruszających się warstw.
Dla gazu doskonałego współczynnik lepkości dynamicznej jest określony wzorem:
gdzie:
m - masa cząsteczki,
- jej średnia prędkość,
- jej średnia droga swobodna,
N - liczba cząstek w jednostce objętości.
Ponieważ iloczyn N jest wielkością stałą , powyższy wzór można zapisać w postaci
gdzie:
k - współczynnik proporcjonalności, stały dla danego gazu.
Z tego wzoru wynika, że lepkość gazu nie zależy od ciśnienia. Lepkość gazu doskonałego zależy natomiast od temperatury; jest ona proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z temperatury
Dla gazów rzeczywistych można stosować wzór Sutherlanda
gdzie:
A, B - stałe charakterystyczne dla danego gazu.
Na lepkość cieczy decydujący wpływ mają oddziaływania międzycząsteczkowe.
A.I. Baczyński podał równanie uzależniające lepkość cieczy od jej objętości molowej
gdzie:
c, - stałe zależne od rodzaju cieczy, a niezależne od temperatury i ciśnienia.
(…)
… przedstawić w układzie współrzędnych (p,T) diagram fazowy:
Poszczególne obszary odpowiadają układom jednofazowym, a punkty na krzywych - układom dwufazowym, dla których liczba stopni swobody wynosi 1. Prężność pary rośnie ze wzrostem temperatury i osiąga wartość maksymalną w temperaturze krytycznej, w której równa jest ciśnieniu krytycznemu.
Dla układu jednoskładnikowego zawierającego dwie fazy i w równowadze, warunkiem równowagi przy p, T = const jest równość potencjałów chemicznych obu faz
Jeśli ciśnienie zmieni się o wartość dp, to aby układ pozostał dwufazowy, musi ulec zmianie temperatura o wartość dT, ponieważ analizowany układ ma jeden stopień swobody. Układ przejdzie do nowego stanu, a potencjały chemiczne faz i zmienią się o i . Stan ten będzie stanem równowagi, więc
Wynika stąd…
… Ebuliometr Świętosławskiego,
manostat kartezjański,
manometr rtęciowy,
pompka wodna,
autotransformator,
amperomierz.
3. Wykonanie ćwiczenia
Napełnić ebuliometr odpowiednią ilością badanej cieczy, wlewając ją przez chłodnicę ebuliometru.
Włączyć chłodzenie ebuliometru.
Włączyć ogrzewanie ebuliometru i ustalić prąd grzania ok. 0,8 A.
Po ustaleniu się procesu wrzenia zanotować temperaturę wrzenia substancji…
… podczas eksperymentu - 750,8 mmHg
Ustalenie prądu grzania - wyznaczenie obszaru stałości temperatury („Plateau”)
Lp.
Prąd grzania/A
Temperatura/oC
1.
1,5
144,4
2.
1,4
141,3
3.
1,35
141,2
4.
1,3
140,6
5.
1,2
139,5
6.
1,1
138,5
7.
1,0
135,7
Wartość prądu przy którym wykonywałyśmy pomiary dla cykloheksanolu wynosi 1,35 A.
Wyniki pomiarów:
Lp.
manometr lewy/mmHg
manometr prawy/mmHg
Tw / °C
Tw / K
1/T *103
p/Pa *10-2
ln(p…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)