„Folyadékok viszkozitásának mérése” változatai közötti eltérés
(Új oldal, tartalma: „Szerkesztés alatt!”) |
|||
(2 szerkesztő 17 közbeeső változata nincs mutatva) | |||
1. sor: | 1. sor: | ||
− | + | <wlatex> | |
+ | |||
+ | [[Kategória:Mechanika]] | ||
+ | <!--[[Kategória:Elektromosságtan]]--> | ||
+ | <!--[[Kategória:Hőtan]]--> | ||
+ | <!--[[Kategória:Kvantummechanika]]--> | ||
+ | <!--[[Kategória:Statisztikus fizika]]--> | ||
+ | <!--[[Kategória:Nanofizika]]--> | ||
+ | <!--[[Kategória:Optika]]--> | ||
+ | <!--[[Kategória:Szilárdtestfizika]]--> | ||
+ | <!--[[Kategória:Mag és részecskefizika]]--> | ||
+ | <!--[[Kategória:Informatika]]--> | ||
+ | [[Kategória:Laborgyakorlat]] | ||
+ | <!--[[Kategória:Fizika laboratórium 1.]]--> | ||
+ | [[Kategória:Fizika laboratórium 2.]] | ||
+ | <!--[[Kategória:Fizika laboratórium 3.]]--> | ||
+ | <!--[[Kategória:Fizika laboratórium 4.]]--> | ||
+ | [[Kategória:Szerkesztő:Vankó]] | ||
+ | |||
+ | ''A mérés célja:'' | ||
+ | * elmélyíteni a viszkozitással kapcsolatos ismereteket, | ||
+ | * ismertetni néhány viszkozitás mérési eljárást. | ||
+ | |||
+ | ''Ennek érdekében:'' | ||
+ | * összefoglaljuk a viszkozitással kapcsolatos elméletet, | ||
+ | * ismertetjük a viszkozitásmérés néhány módszerét, | ||
+ | * megmérjük néhány anyag viszkozitását, | ||
+ | * vizsgáljuk a folyadékok viszkozitásának hőmérsékletfüggését. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | __TOC__ | ||
+ | |||
+ | ==Elméleti összefoglaló== | ||
+ | |||
+ | {{fig|Folyadékok_viszkozitásának_mérése_1.png|fig:1|1.ábra}} | ||
+ | |||
+ | Ha a folyadékban egy álló felülethez közeli, $x_0$ távolságban levő, $A$ nagyságú, az előzővel párhuzamos felületet [[#fig:1|(1. ábra)]] $v_0$ sebességgel mozgatunk, akkor az alábbiakat tapasztaljuk: | ||
+ | * Az $A$ nagyságú felület állandó $v_0$ sebességű mozgatásához állandó $F$ erő szükséges. | ||
+ | * Az álló és a mozgó felület közötti folyadékrészben a folyadék áramlási sebessége – $x_0$ kicsisége miatt – a felületekre merőleges $x$ távolság függvényében 0-tól $v_0$-ig gyakorlatilag lineárisan változik. | ||
+ | |||
+ | A jelenség magyarázata a kővetkező. A folyadék a vele érintkező szilárd felülethez rendszerint hozzátapad, és így a felülethez legközelebb eső folyadékrészecskék a felülettel együtt mozognak (vagy állnak). A fékezőerő így nem a folyadék és a szilárd felület között fellépő közönséges súrlódás, hanem az egyes folyadékrétegek között fellépő belső súrlódás következménye. Ez az erő a folyadékban fellépő molekuláris hatások következtében jön létre úgy, hogy a gyorsabban mozgó folyadék rétegek a szomszédos, lassabban mozgó rétegeket gyorsítani, az utóbbiak pedig az előzőket – és így közvetve a mozgó szilárd lemezt is – lassítani igyekeznek. | ||
+ | |||
+ | A vázolt jelenség kvantitatív vizsgálatából megállapítható, hogy a mozgatás irányában fekvő két szomszédos A felületű folyadékréteg között fellépő belső súrlódási erő [[#fig:1|(1. ábra)]] nagysága: | ||
+ | $$F=\eta A\frac{\text{d} v}{\text{d} x}$$ | ||
+ | ahol $\text{d}v/\text{d}x$ a mozgásirányra merőleges sebességesés (sebesség-gradiens), $\eta$ a folyadék anyagi minőségétől függő belső súrlódási vagy viszkozitási tényező (szokás dinamikai viszkozitásnak nevezni, mértékegysége Pa s). A kifejezésből látható, hogy az áramló folyadékban az egymással érintkező rétegek között $(\tau)$ nyírófeszültség lép fel, melynek nagysága: | ||
+ | $$\tau=\frac{F}{A}=\eta\frac{\text{d}v}{\text{d}x}$$ | ||
+ | A viszkozitás tehát azt adja meg, hogy egységnyi sebesség-gradiens esetén mekkora feszültség lép fel az egyes rétegek között. A tapasztalat szerint az anyagok viszkozitása függ a hőmérséklettől. Gázok esetében a növekvő hőmérséklettel $\eta$ növekszik, folyadékokban viszont csökken az alábbi tapasztalati törvény szerint: | ||
+ | $$\eta (T)=A\exp\left(\frac{B}{RT}\right)$$ | ||
+ | Ez az Eyring-Andrade formula, ahol $A$ és $B$ a folyadékra jellemző állandók, $R$ pedig a gázállandó. | ||
+ | |||
+ | Folyadékok viszkozitásának mérésére számos eljárás létezik. Az alábbiakban két mérési módszert mutatunk be. | ||
+ | |||
+ | ==Mérési módszerek== | ||
+ | |||
+ | ===Belső súrlódási együttható mérése vékony csövön történő áramoltatással=== | ||
+ | |||
+ | Ha a mérendő folyadékot kis átmérőjű hengeres csövön, nem túl nagy nyomáskülönbség mellett – azaz nem túl nagy áramlási sebességgel – áramoltatjuk át, akkor az áramlás lamináris lesz. (Egy $r$ sugarú csőben lamináris a $\rho$ sűrűségű folyadék $v$ sebességű áramlása, ha a Reynolds-szám $Re=\rho rv/\eta<1160$.) Ebben az esetben az $r$ sugarú, $l$ hosszúságú csövön $t$ idő alatt átáramló folyadéktérfogat a Hagen-Poiseuille-féle törvény szerint: | ||
+ | $$v=\frac{\pi(p_1-p_2)}{8\eta l}r^4t$$ | ||
+ | ahol $p_1$ és $p_2$ a cső két végén a nyomás értéke. Tehát a $t$ idő alatt átáramlott folyadékmennyiség, a nyomáskülönbség, és a geometriai adatok ($r$, $l$) ismeretében az $\eta$ viszkozitás meghatározható. A fenti összefüggésen alapul többek közt az Ostwald-féle kapilláris viszkoziméter. | ||
+ | |||
+ | ====Az Ostwald-féle kapilláris viszkoziméter==== | ||
+ | |||
+ | {{fig2|Viszkozitas.png|fig:2|2.ábra}} | ||
+ | |||
+ | A mérőeszköz a [[#fig:2|2. ábrán]] látható. A mérést úgy végezzük, hogy a készülékbe töltött folyadékot a kapilláris szárú ágban levő $V$ térfogatú gömb fölé az „a” jelig szívatjuk. Ezután mérjük azt az időt, amely alatt a meniszkusz ettől a jeltől a gömb alatti „b” jelig süllyed. Ha a $\rho$ sűrűségű folyadék szintkülönbsége az eszköz két ágában kezdetben $h_l$, a végső pillanatban pedig $h_2$, akkor a kifolyás ideje alatt a közepes nyomás $p=\rho g\left(h_1+h_2\right)/2$, ahol $g$ a nehézségi gyorsulás. Abszolút méréshez a $V$, $r$, $l$, $h_1$ és $h_2$ ismerete szükséges. Relatív mérésnél elegendő, ha ugyanazon készülékben a $\rho$ sűrűségű vizsgálandó folyadék $t$ kifolyási idején kívül meghatározzuk egy ismert sűrűségű és viszkozitású ($\rho_0$ és $\eta_0$) folyadék $t_0$ kifolyási idejét. Ezen adatokból a viszkozitás az | ||
+ | $$\frac{\eta}{\eta_0}=\frac{\rho t}{\rho_0t_0}$$ | ||
+ | összefüggés alapján számítható. | ||
+ | |||
+ | ===Viszkozitásmérés a Stokes-törvény alapján=== | ||
+ | |||
+ | Stokes törvénye értelmében az $\eta$ viszkozitású, homogén folyadékban egyenletes sebességgel haladó $r$ sugarú golyóra a mozgás irányával szemben | ||
+ | $$F=6\pi\eta rv$$ | ||
+ | nagyságú, a mozgást akadályozó erő hat. Folyadékban, nehézségi erő hatására függőlegesen eső golyó sebessége addig növekszik, míg a mozgást akadályozó erő egyenlő nem lesz a nehézségi erő és a felhajtóerő különbségével. Az erők egyensúlyának beállása után a golyó egyenletes sebességgel esik. Az erők egyensúlyát kifejező egyenlet: | ||
+ | $$6\pi\eta rv=\frac{4}{3}\pi r^3(\rho_g-\rho_k)g$$ | ||
+ | ahol $\rho_g$ a golyó $\rho_k$ pedig a közeg sűrűsége, $r$ a golyó sugara, $v$ az egyenletes mozgás sebessége. A kifejezés átrendezése és az $L$ hosszúságú út megtételéhez szükséges $t$ idő bevezetése után $\eta$-ra az alábbi összefüggést kapjuk: | ||
+ | $$\eta=\frac{2}{9}r^2(\rho_g-\rho_k)g\frac{t}{L}$$ | ||
+ | melynek segítségével $t$ és $L$ mérése, valamint a többi paraméter ismerete esetén $\eta$ meghatározható. | ||
+ | |||
+ | A Stokes-törvény csak kis Reynolds-számú ($Re<1$) lamináris áramlás esetére érvényes és csak akkor, ha a golyó végtelen kiterjedésűnek és homogénnek tekinthető közegben mozog. Ha a golyó egy $R$ sugarú függőleges henger belsejében esik, akkor a mozgást gátló erő az alábbiak szerint módosul: | ||
+ | $$F=6\pi\eta rv\left(1+2,4\frac{r}{R}\right)$$ | ||
+ | Ennek alapján a viszkozitást a korábbi helyett az alábbi formula szolgáltatja: | ||
+ | $$\eta=\frac{2}{9}r^2(\rho_g-\rho_k)g\frac{t}{L\left(1+2,4\frac{r}{R}\right)}$$ | ||
+ | |||
+ | ==Mérési feladatok== | ||
+ | |||
+ | [[A méréshez rendelkezésre álló eszközök: Folyadékok viszkozitásának mérése|A méréshez rendelkezésre álló eszközök]] | ||
+ | |||
+ | *''A mérés elvégzéséhez és a mérési napló elkészítéséhez a dőlt betűs részekben adunk segítséget.'' | ||
+ | |||
+ | *''A mérés három, összetartozó részből áll. Az olaj viszkozitását olajba ejtett apró golyók segítségével, a Stokes-törvény alapján mérik. Ez a mérés megadja az olaj viszkozitását szobahőmérsékleten. Az egyik Ostwald-féle viszkoziméterrel a szobahőmérsékletű olaj és a szobahőmérsékletű víz viszkozitásának arányát lehet megmérni. A másik Ostwald-viszkoziméterrel pedig a hideg víz viszkozitását lehet meghatározni a szobahőmérsékletű vízhez viszonyítva. Felhasználva az olaj viszkozitásának mért értékét meghatározható a szobahőmérsékletű víz viszkozitása, majd ebből a hideg víz viszkozitása a hőmérséklet függvényében. Ez alapján pedig már meghatározhatók az Eyring-Andrade formulában szereplő állandók'' | ||
+ | *''A hibaszámításban ennek megfelelően az egyes mérések hibáival kell tovább számolni a következő méréseknél.'' | ||
+ | |||
+ | '''1.''' Mérje meg az étolaj viszkozitását a Stokes-törvény alapján! | ||
+ | |||
+ | *''Mielőtt mérni kezd, becsülje meg (pusztán szemrevételezés alapján) egy kis golyó tömegét!'' | ||
+ | **''Körülbelül mekkora az átmérője? Ebből közelítő fejszámolással határozza meg a térfogatát!'' | ||
+ | **''Milyen anyagból lehet? (Olajban, vízben elsüllyed.) Körülbelül mekkora lehet a sűrűsége?'' | ||
+ | **''Mekkora egy golyó körülbelüli tömege? (Összehasonlításképp: az ékszerészmérleg mérési hibája legalább 0,01 g.)'' | ||
+ | *''Az olaj viszkozitásához mérni kell:'' | ||
+ | **''az olaj sűrűségét úszó sűrűségmérővel (használat után az olajat le kell törölni)'' | ||
+ | **''golyók sűrűségét: ehhez 100-200 db golyót kell leszámolni, és ékszerészmérleggel megmérni a tömegüket, valamint 10-20 golyó átmérőjét kell megmérni'' | ||
+ | **''cső átmérőjét tolómérővel (korrekció!)'' | ||
+ | **''azt a távolságot, amin a golyók esését mérik'' | ||
+ | **''beejtendő golyók (10-20 db) átmérőjét csavarmikrométerrel'' | ||
+ | **''esés idejét'' | ||
+ | A golyót a folyadék felszínéről, a henger tengelye mentén óvatosan indítsa el! A mérést akkor kezdje, mikor az állandósult sebesség kialakult! Ez a folyadék felszíne alatt néhány cm-rel történik meg. A sebességmérést az edény alja fölött ugyanennyivel fejezze be! | ||
+ | *''Célszerű az egyes golyók mért átmérő és idő értéke alapján viszkozitást számolni, majd ezeket az eredményeket átlagolni. Miért jobb ez, mint az átlagos átmérőből és az átlagos esési időből számolni a viszkozitást?'' | ||
+ | |||
+ | '''2.''' Viszkozitás mérése az Ostwald-féle módszer segítségével | ||
+ | |||
+ | Határozza meg az Ostwald-viszkoziméterek segítségével a víz viszkozitását szobahőmérséklet és 0 °C között víz és étolaj mintákon végzett mérésekkel! Ábrázolja a víz viszkozitását a hőmérséklet függvényében! Határozza meg az Eyring-Andrade formulában szereplő $A$ és $B$ paramétereket! | ||
+ | |||
+ | Az Ostvald-féle viszkoziméterrel – a kapilláris adatainak hiányában – csak relatív méréseket lehet végezni. Az abszolút eredményekhez használja fel az étolaj viszkozitásának az 1. mérésben kapott értékét! | ||
+ | |||
+ | Az egyik eszköz segítségével előbb a desztillált vízzel mérje a kifolyási időt (szobahőmérsékleten, ötször-tízszer). Ezután a viszkozimétert alkohollal kétszer át kell öblíteni, és akváriummotorral levegőt átszívatva ki kell szárítani. (Ehhez kérje a mérésvezető segítségét!) Ezután olajjal feltöltve a kifolyási időket ismét határozza meg (legalább kétszer-háromszor)! | ||
+ | *''Az Ostwald-viszkoziméterben a vizet a vékonyabb szárhoz csatlakozó műanyag csővel a felső jel fölé kell szívni, majd a lefolyási időt stopperrel mérni. Amennyiben a viszkoziméterben olaj van, felszívás helyett sűrített levegővel lehet a folyadékot felfújni (ha kell, kérjenek segítséget!)'' | ||
+ | |||
+ | A másik (vékonyabb kapillárisú) eszközzel a desztillált víz kifolyási idejét mérje sok alkalommal, szobahőmérsékletről indulva, fokozatosan 0 °C-ig hűtve. | ||
+ | *''Folyamatos felszívással-leengedéssel mérjék a lefolyási időt, miközben a főzőpohárban lévő vizet jég bedobásával és keveréssel folyamatosan hűtik. A keverő fordulatszámát ne állítsák túl nagyra, mert eltörheti a viszkozimétert.'' | ||
+ | *''Figyelem! A két viszkoziméter paraméterei eltérők!'' | ||
+ | |||
+ | </wlatex> |
A lap jelenlegi, 2016. szeptember 7., 17:35-kori változata
A mérés célja:
- elmélyíteni a viszkozitással kapcsolatos ismereteket,
- ismertetni néhány viszkozitás mérési eljárást.
Ennek érdekében:
- összefoglaljuk a viszkozitással kapcsolatos elméletet,
- ismertetjük a viszkozitásmérés néhány módszerét,
- megmérjük néhány anyag viszkozitását,
- vizsgáljuk a folyadékok viszkozitásának hőmérsékletfüggését.
Tartalomjegyzék |
Elméleti összefoglaló
Ha a folyadékban egy álló felülethez közeli, távolságban levő, nagyságú, az előzővel párhuzamos felületet (1. ábra) sebességgel mozgatunk, akkor az alábbiakat tapasztaljuk:
- Az nagyságú felület állandó sebességű mozgatásához állandó erő szükséges.
- Az álló és a mozgó felület közötti folyadékrészben a folyadék áramlási sebessége – kicsisége miatt – a felületekre merőleges távolság függvényében 0-tól -ig gyakorlatilag lineárisan változik.
A jelenség magyarázata a kővetkező. A folyadék a vele érintkező szilárd felülethez rendszerint hozzátapad, és így a felülethez legközelebb eső folyadékrészecskék a felülettel együtt mozognak (vagy állnak). A fékezőerő így nem a folyadék és a szilárd felület között fellépő közönséges súrlódás, hanem az egyes folyadékrétegek között fellépő belső súrlódás következménye. Ez az erő a folyadékban fellépő molekuláris hatások következtében jön létre úgy, hogy a gyorsabban mozgó folyadék rétegek a szomszédos, lassabban mozgó rétegeket gyorsítani, az utóbbiak pedig az előzőket – és így közvetve a mozgó szilárd lemezt is – lassítani igyekeznek.
A vázolt jelenség kvantitatív vizsgálatából megállapítható, hogy a mozgatás irányában fekvő két szomszédos A felületű folyadékréteg között fellépő belső súrlódási erő (1. ábra) nagysága:
ahol a mozgásirányra merőleges sebességesés (sebesség-gradiens), a folyadék anyagi minőségétől függő belső súrlódási vagy viszkozitási tényező (szokás dinamikai viszkozitásnak nevezni, mértékegysége Pa s). A kifejezésből látható, hogy az áramló folyadékban az egymással érintkező rétegek között nyírófeszültség lép fel, melynek nagysága:
A viszkozitás tehát azt adja meg, hogy egységnyi sebesség-gradiens esetén mekkora feszültség lép fel az egyes rétegek között. A tapasztalat szerint az anyagok viszkozitása függ a hőmérséklettől. Gázok esetében a növekvő hőmérséklettel növekszik, folyadékokban viszont csökken az alábbi tapasztalati törvény szerint:
Ez az Eyring-Andrade formula, ahol és a folyadékra jellemző állandók, pedig a gázállandó.
Folyadékok viszkozitásának mérésére számos eljárás létezik. Az alábbiakban két mérési módszert mutatunk be.
Mérési módszerek
Belső súrlódási együttható mérése vékony csövön történő áramoltatással
Ha a mérendő folyadékot kis átmérőjű hengeres csövön, nem túl nagy nyomáskülönbség mellett – azaz nem túl nagy áramlási sebességgel – áramoltatjuk át, akkor az áramlás lamináris lesz. (Egy sugarú csőben lamináris a sűrűségű folyadék sebességű áramlása, ha a Reynolds-szám .) Ebben az esetben az sugarú, hosszúságú csövön idő alatt átáramló folyadéktérfogat a Hagen-Poiseuille-féle törvény szerint:
ahol és a cső két végén a nyomás értéke. Tehát a idő alatt átáramlott folyadékmennyiség, a nyomáskülönbség, és a geometriai adatok (, ) ismeretében az viszkozitás meghatározható. A fenti összefüggésen alapul többek közt az Ostwald-féle kapilláris viszkoziméter.
Az Ostwald-féle kapilláris viszkoziméter
A mérőeszköz a 2. ábrán látható. A mérést úgy végezzük, hogy a készülékbe töltött folyadékot a kapilláris szárú ágban levő térfogatú gömb fölé az „a” jelig szívatjuk. Ezután mérjük azt az időt, amely alatt a meniszkusz ettől a jeltől a gömb alatti „b” jelig süllyed. Ha a sűrűségű folyadék szintkülönbsége az eszköz két ágában kezdetben , a végső pillanatban pedig , akkor a kifolyás ideje alatt a közepes nyomás , ahol a nehézségi gyorsulás. Abszolút méréshez a , , , és ismerete szükséges. Relatív mérésnél elegendő, ha ugyanazon készülékben a sűrűségű vizsgálandó folyadék kifolyási idején kívül meghatározzuk egy ismert sűrűségű és viszkozitású ( és ) folyadék kifolyási idejét. Ezen adatokból a viszkozitás az
összefüggés alapján számítható.
Viszkozitásmérés a Stokes-törvény alapján
Stokes törvénye értelmében az viszkozitású, homogén folyadékban egyenletes sebességgel haladó sugarú golyóra a mozgás irányával szemben
nagyságú, a mozgást akadályozó erő hat. Folyadékban, nehézségi erő hatására függőlegesen eső golyó sebessége addig növekszik, míg a mozgást akadályozó erő egyenlő nem lesz a nehézségi erő és a felhajtóerő különbségével. Az erők egyensúlyának beállása után a golyó egyenletes sebességgel esik. Az erők egyensúlyát kifejező egyenlet:
ahol a golyó pedig a közeg sűrűsége, a golyó sugara, az egyenletes mozgás sebessége. A kifejezés átrendezése és az hosszúságú út megtételéhez szükséges idő bevezetése után -ra az alábbi összefüggést kapjuk:
melynek segítségével és mérése, valamint a többi paraméter ismerete esetén meghatározható.
A Stokes-törvény csak kis Reynolds-számú () lamináris áramlás esetére érvényes és csak akkor, ha a golyó végtelen kiterjedésűnek és homogénnek tekinthető közegben mozog. Ha a golyó egy sugarú függőleges henger belsejében esik, akkor a mozgást gátló erő az alábbiak szerint módosul:
Ennek alapján a viszkozitást a korábbi helyett az alábbi formula szolgáltatja:
Mérési feladatok
A méréshez rendelkezésre álló eszközök
- A mérés elvégzéséhez és a mérési napló elkészítéséhez a dőlt betűs részekben adunk segítséget.
- A mérés három, összetartozó részből áll. Az olaj viszkozitását olajba ejtett apró golyók segítségével, a Stokes-törvény alapján mérik. Ez a mérés megadja az olaj viszkozitását szobahőmérsékleten. Az egyik Ostwald-féle viszkoziméterrel a szobahőmérsékletű olaj és a szobahőmérsékletű víz viszkozitásának arányát lehet megmérni. A másik Ostwald-viszkoziméterrel pedig a hideg víz viszkozitását lehet meghatározni a szobahőmérsékletű vízhez viszonyítva. Felhasználva az olaj viszkozitásának mért értékét meghatározható a szobahőmérsékletű víz viszkozitása, majd ebből a hideg víz viszkozitása a hőmérséklet függvényében. Ez alapján pedig már meghatározhatók az Eyring-Andrade formulában szereplő állandók
- A hibaszámításban ennek megfelelően az egyes mérések hibáival kell tovább számolni a következő méréseknél.
1. Mérje meg az étolaj viszkozitását a Stokes-törvény alapján!
- Mielőtt mérni kezd, becsülje meg (pusztán szemrevételezés alapján) egy kis golyó tömegét!
- Körülbelül mekkora az átmérője? Ebből közelítő fejszámolással határozza meg a térfogatát!
- Milyen anyagból lehet? (Olajban, vízben elsüllyed.) Körülbelül mekkora lehet a sűrűsége?
- Mekkora egy golyó körülbelüli tömege? (Összehasonlításképp: az ékszerészmérleg mérési hibája legalább 0,01 g.)
- Az olaj viszkozitásához mérni kell:
- az olaj sűrűségét úszó sűrűségmérővel (használat után az olajat le kell törölni)
- golyók sűrűségét: ehhez 100-200 db golyót kell leszámolni, és ékszerészmérleggel megmérni a tömegüket, valamint 10-20 golyó átmérőjét kell megmérni
- cső átmérőjét tolómérővel (korrekció!)
- azt a távolságot, amin a golyók esését mérik
- beejtendő golyók (10-20 db) átmérőjét csavarmikrométerrel
- esés idejét
A golyót a folyadék felszínéről, a henger tengelye mentén óvatosan indítsa el! A mérést akkor kezdje, mikor az állandósult sebesség kialakult! Ez a folyadék felszíne alatt néhány cm-rel történik meg. A sebességmérést az edény alja fölött ugyanennyivel fejezze be!
- Célszerű az egyes golyók mért átmérő és idő értéke alapján viszkozitást számolni, majd ezeket az eredményeket átlagolni. Miért jobb ez, mint az átlagos átmérőből és az átlagos esési időből számolni a viszkozitást?
2. Viszkozitás mérése az Ostwald-féle módszer segítségével
Határozza meg az Ostwald-viszkoziméterek segítségével a víz viszkozitását szobahőmérséklet és 0 °C között víz és étolaj mintákon végzett mérésekkel! Ábrázolja a víz viszkozitását a hőmérséklet függvényében! Határozza meg az Eyring-Andrade formulában szereplő és paramétereket!
Az Ostvald-féle viszkoziméterrel – a kapilláris adatainak hiányában – csak relatív méréseket lehet végezni. Az abszolút eredményekhez használja fel az étolaj viszkozitásának az 1. mérésben kapott értékét!
Az egyik eszköz segítségével előbb a desztillált vízzel mérje a kifolyási időt (szobahőmérsékleten, ötször-tízszer). Ezután a viszkozimétert alkohollal kétszer át kell öblíteni, és akváriummotorral levegőt átszívatva ki kell szárítani. (Ehhez kérje a mérésvezető segítségét!) Ezután olajjal feltöltve a kifolyási időket ismét határozza meg (legalább kétszer-háromszor)!
- Az Ostwald-viszkoziméterben a vizet a vékonyabb szárhoz csatlakozó műanyag csővel a felső jel fölé kell szívni, majd a lefolyási időt stopperrel mérni. Amennyiben a viszkoziméterben olaj van, felszívás helyett sűrített levegővel lehet a folyadékot felfújni (ha kell, kérjenek segítséget!)
A másik (vékonyabb kapillárisú) eszközzel a desztillált víz kifolyási idejét mérje sok alkalommal, szobahőmérsékletről indulva, fokozatosan 0 °C-ig hűtve.
- Folyamatos felszívással-leengedéssel mérjék a lefolyási időt, miközben a főzőpohárban lévő vizet jég bedobásával és keveréssel folyamatosan hűtik. A keverő fordulatszámát ne állítsák túl nagyra, mert eltörheti a viszkozimétert.
- Figyelem! A két viszkoziméter paraméterei eltérők!