To tylko jedna z 6 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
PK WIiTCh
GR. 34
Zespół nr 1
Ćwiczenie: 4
Data:
9.11.2000
1. Mielnik Michał
2. Mierzwa Rafał
3. Rynduch Zygmunt Temat: Wyznaczanie lepkości i napięcia powierzchniowego cieczy
Ocena: Napięcie powierzchniowe.
CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Cząsteczki znajdujące się na powierzchni faz skondensowanych, posiadają pewien nadmiar energii swobodnej w stosunku do cząsteczek znajdujących się we wnętrzu tych faz. Miarą tej energii jest powierzchniowa energia swobodna przypadająca na jednostkową powierzchnię, zwana właściwą powierzchniową energią swobodną lub napięciem powierzchniowym fazy :
Jednostką napięcia powierzchniowego jest [ ]. Działanie energii powierzchniowej możemy zaobserwować jako siłę dążącą do zmniejszenia powierzchni rozdzielającej fazy. Metody wyznaczania napięcia powierzchniowego są oparte na pomiarze tej siły. Istnieją różne metody pomiarowe, między innymi stalagmometryczna i pęcherzykowa. Metoda stalagmometryczna polega na pomiarze wielkości kropli badanej substancji odrywającej się od powierzchni przyrządu.
Metoda pęcherzykowa polega na pomiarze maksymalnego ciśnienia potrzebnego do wytworzenia pęcherzyka powietrza na końcu kapilary zanurzonej w badanej cieczy , w momencie jego uwolnienia.
W obu przypadkach celem doświadczenia jest zmierzenie statycznego napięcia powierzchniowego.
Napięcie powierzchniowe czystych cieczy zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury, w temperaturze krytycznej osiągając wartość zerową, co opisuje równanie : Lub z wprowadzoną poprawką Ramsaya - Shieldsa: gdzie V oznacza objętość molową, Tkr temperaturę krytyczna a k jest stałą dla wielu substancji przyjmującą wartość około 2,1 [erg⋅mol-3/2⋅K-1]
Skład warstwy powierzchniowej jest odmienny od składu jego wnętrza. W najczęściej spotykanym przypadku, gdy cząsteczki rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej przyciągają się słabiej od cząsteczek rozpuszczalnika między sobą, cząsteczki substancji rozpuszczonej są wypychane na zewnątrz fazy i warstwa powierzchniowa zawiera ich więcej.
Różnica moli substancji rozpuszczonej w jednostkowej ilości moli rozpuszczalnika w próbce pobranej z wnętrza roztworu i jej powierzchni, podzielona przez wielkość tej powierzchni nazywa się nadmiarem powierzchniowym Gibbsa:
WYKONANIE ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie napięcia powierzchniowego dla roztworów n-butanolu w wodzie oraz zbadanie zależności napięcia powierzchniowego od stężenia n-butanolu. Pomiar wykonywany jest metodą stalagmometryczną. W metodzie tej napełniamy stalagmometr powyżej górnej kreski wodą destylowaną. Następnie liczymy ilość spadających kropel od momentu osiągnięcia przez badaną ciecz poziomu górnej kreski do momentu osiągnięcia poziomu dolnej kreski. Jednocześnie przy pomocy cylindra mierzymy objętość cieczy zawartej między kreskami. W identyczny sposób wykonujemy pomiar dla roztworów, przemywając wcześniej i susząc na pompce wodnej stalagmometr. Odczytujemy napięcie powierzchniowe czystej wody destylowanej w temperaturze pomiaru z tablic. Wyliczamy objętość jednej kropli wody i badanych roztworów V (dzieląc ilość kropel n przez objętość zawartą między kreskami stalagmometru) i mierzymy suwmiarką promień stopki stalagmometru r. Wyliczamy stosunek V do r
(…)
… i roztworów. Napięcie powierzchniowe σ badanego roztworu wyliczamy z równania:
gdzie: n - ilość kropel; ρ - gęstość; F - poprawka; wielkości bez indeksów odnoszą się do roztworów. Do pomiaru gęstości stosujemy metodę piknometryczną. W tym celu na wadze analitycznej ważymy czysty suchy piknometr, oraz piknometr z wodą destylowaną i piknometr wypełniony cieczą badaną. Gęstość cieczy badanej wyliczamy…
… stacjonarnie w ośrodku lepkim.W celu wykonania pomiaru, czystą, suchą rurę pomiarową wiskozymetru napełnia się badaną cieczą, a następnie umieszcza się w niej odpowiednią kulkę o znanych parametrach (masa i średnica), taką aby prędkość jej opadania w badanej cieczy była stosunkowo nieduża. Pomiaru dokonuje się dla określonej temperatury, którą ustala się wcześniej przy użyciu termostatu kontaktowego…
… stanowiącego szklaną u-rurkę (której jedno ramię przewężone jest na pewnym odcinku w kapilarę) nalewa się badaną ciecz, tak aby jej poziom znajdował się poniżej dolnej kreski. Wiskozymetr z cieczą ogrzewa się w termostacie do żądanej temperatury. Następnie należy przepompować ciecz z dolnego zbiornika do górnego, powyżej kreski. Po odłączeniu pompki mierzy się czas wypływu cieczy wzorcowej (o znanej lepkości…
…)
gdzie : E - energia aktywacji lepkości.
WYKONANIE ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest pomiar lepkości 90% wodnego roztworu gliceryny metodą Hopplera. WYNIKI POMIARÓW
Stała kulki K = 0,073356
Gęstość kulki dk = 2,403 [g/cm3]
Masa kulki mk = 4,3040 [g]
Średnica kulki 14,14 [mm]
Pomiar dla wody:
T = 293,15 [K]
t1 = 10,4 [s]
t2 = 10,6 [s]
tŚR = 10,5 [s]
Lepkość wody w 20 oC wynosi:
Pomiar dla roztworu
Temperatura T…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)