DETERMINAREA DENSITĂŢII UNUI LICHID ŞI A VÂSCOZITĂŢII SALE CU VÂSCOZIMETRUL CU BILĂ

8/7/2019 DETERMINAREA DENSITĂŢII UNUI LICHID ŞI A VÂSCOZITĂŢII SALE CU VÂSCOZIMETRUL CU BILĂ

http://slidepdf.com/reader/full/determinarea-densitatii-unui-lichid-si-a-vascozitatii-sale-cu-vascozimetrul 1/8

L2DETERMINAREA DENSITĂŢII UNUI LICHID ŞI A

VÂSCOZITĂŢII SALE CU VÂSCOZIMETRUL CU BILĂ

1.Principiul lucr ării

Se consider ă o sfer ă cu diametrul d şi densitatea ρs care cade liber într-un lichid în repaus, lichid nelimitat, cudensitatea ρl şi vâscozitatea η. Asupra sferei acţionează următoarele for ţe:

-greutatea proprie6

πdgρ

3

s=mgG =

-for ţa arhimedică 6

πdgρVgρF

3

lla ==

-for ţa de rezisten

ţăla înaintare, care, la numere

Reynolds mici (Re<1), are valoarea (stabilită de Stokes):

dvπη3F =ν (1)

unde v este viteza de deplasare a sferei. La echilibrudinamic:

ν+= FFG a

şi sfera continuă să cadă cu viteză constantă. Substituindvalorile for ţelor se obţine:



vd36

dg

6

dg

3

l

3

s πη+π

ρ=π

ρ

(2)

Dacă se cunosc densităţile ρs şi ρl, diametrul d al sfereişi viteza de cădere uniformă, se poate determinavâscozitatea lichidului:

)(v18

gd

vd3

)(6

dg

ls

2ls

3

ρ−ρ=π

ρ−ρπ

=η

(3)Viteza se determină măsurând spaţiul L parcurs într-un timp

t (t

L=v ), deci:

L

t)(

18

gdls

2

ρ−ρ=η

(4)

Rezultatul obţinut a fost extins la mişcarea unei sfere într-untub pe care s-au trasat două repere, fixându-se lungimea L,astfel încât relaţia (4) se poate scrie sub forma:

(5)

t)(k ls ⋅ρ−ρ=η

ce reprezintă ecuaţia de măsurare a vâscozimetrului cu bilă,

k fiind constanta aparatului ( L18

gd

k

2

= ). Constanta aparatului sepoate determina (eventual verifica), dacă se efectuează măsur ători cu un lichid cu vâscozitatea η0(t°) şi densitateaρl(t°) cunoscute:



0ls

0

t)(k

⋅ρ−ρ

η=

(6)

S-a presupus că densitatea sferei este cunoscută; în cazcontrar, aceasta se poate măsura. În relaţiile (5) şi (6) η seexprimă în cP, ρ în g/cm3 (kg/dm3) iar t în minute.

Scopul lucr ării constă în determinarea constanteiaparatului şi apoi măsurarea vâscozităţii unui lichid dedensitate şi vâscozitate necunoscute.

2.Descrierea aparatului. Modul de lucru



Vâscozimetrul cu bilă (figura nr. 1) constă dintr-un tubde sticlă, calibrat, vertical, pe care s-au trasat două repere(distanţa dintre ele reprezintă lungimea L din relaţia (4)).Tubul de sticlă este prevăzut cu dispozitive de închidere.

Aparatul este dotat cu 3 bile sferice, cu diametrul de ¼ inch(1 inch = 25,4 mm), din materiale diferite, pentru a măsuravâscozităţi diferite (tabelul nr. 1).



Fig. Nr. 1

Tabelul nr. 1

Material bilă Densitate[g/cm2]

Ecart devâscozitate [cP]

Constantaaparatului

Sticlă 2,53 0,2÷2oţel inox 8,02 1÷10tantal 16,60 2÷20

0,3

Se presupune, implicit, că este cunoscut ordinul demărime al vâscozităţii ce urmează a fi determinată. Dacă

acest lucru nu se ştie, se va utiliza bila de sticlă şi, pentruvâscozităţi mari, aceasta fie nu cade, fie durata căderii întrecele două repere este de ordinul a zeci de minute. Înaceastă situaţie se schimbă bila.

2.1.Determinarea constantei aparatului

Se umple, cu pipeta, tubul cu lichid cu vâscozitate şidensitate cunoscute (apă, apă distilată), la temperatura dinlaborator. Se lasă să cadă bila de sticlă între cele două repere şi se măsoar ă timpul t0. Se repetă măsur ătoarear ăsturnând tubul. Se efectuează 3 măsur ători şi, cu mediaaritmetică a celor trei valori ale timpului măsurat t , sedetermină constanta aparatului k (tabelul nr. 2).

Tabelul nr. 2Lichidetalon

ρ η t1 t2 t3 t k

- kg/dm3 cP min min min min -apă/apă distilată



Pentru a măsura vâscozitatea unui lichid utilizând

vâscozimetrul cu bilă -relaţia (5)- este necesar ă măsurarea,în prealabil, a densităţii.

2.2.Determinarea densităţii lichidelor

2.2.1.Principiul lucr ăriiMăsurarea densităţii lichidelor se poate face cu aparatul

din fig. 2, a cărui funcţionare se bazează pe legeafundamentală a hidrostaticii:

p+ρgz=ct.Astfel, în planurile orizontale AB şi CD (fig. 2), presiunile în

lichidele cu densitatea specifică ρ1 şi, respectiv, ρ2 sunt:pA=pB ; pC=pD (1)

Fig. Nr. 2

În aerul din spaţiul BC presiunea este constantă, deci:pB=pC

(2)



Presiunile în punctele A şi D sunt date de relaţiile:pA=p0+ρ1gh1 ;pD=p0+ρ2gh2

(3)

unde h1 şi h2 sunt înălţimile coloanelor de lichid, iar p0 estepresiunea atmosferică.

Din relaţiile (1), (2) şi (3) se obţine:ρ1gh1=ρ2gh2

(4)Dacă se cunoaşte ρ1 şi se măsoar ă h1 şi h2 rezultă:

1

2

12 ρ

h

hρ =

(5)2.2.2.Descrierea aparatului. Modul de lucruAparatul se compune din două tuburi comunicante (1)

şi (2) montate pe un suport (3) prevăzut cu hârtie milimetrică.Ştuţurile R1 şi R2 asigur ă golirea tuburilor după efectuareamăsur ătorilor, iar R3 asigur ă menţinerea unei perne de aer pentru a evita amestecarea lichidelor.

Măsur ătorile se efectuează cu apă cu ρ1=1000kg/m

3

şiun alt lichid a cărui densitate ρ2 se determină.Se închid ştuţurile şi se toarnă în tubul din stânga

lichidul etalon, apa, iar în tubul din dreapta lichidul cudensitate necunoscută ρ2, astfel încât cele două lichide să nu se amestece.

Se citesc înălţimile coloanelor de lichid h1 şi h2 şi secalculează cu relaţia (5) densitatea ρ2.

Se efectuează trei măsur ători şi se determină valoareamedie 2ρ , ca medie aritmetică a celor trei măsur ători.Rezultatele se trec în tabelul nr.3.

Tabelul nr. 3Lichid Nr. exp. h1 h2 ρ2 2ρ



- - m m kg/m3 kg/m3

2.3.Determinarea vâscozităţiiPentru a alege adecvat una din bilele de lucru ale

vâscozimetrului, se va consulta în prealabil anexa nr. 6.Modul de lucru este similar celui folosit la determinareaconstantei aparatului. Rezultatele celor trei măsur ători şi alecalculelor se trec în tabelul nr. 4.

Tabel nr. 4Lichid delucru

ρl ρs t1 t2 t3 t η

- kg/dm3

kg/dm3

min min min min cP

DETERMINAREA DENSITĂŢII UNUI LICHID ŞI A VÂSCOZITĂŢII SALE CU VÂSCOZIMETRUL CU BILĂ

Documents

Transcript of DETERMINAREA DENSITĂŢII UNUI LICHID ŞI A VÂSCOZITĂŢII SALE CU VÂSCOZIMETRUL CU BILĂ