Mérési gyakorlatok reológiából

8. Viszkozitás mérés Ostwald-Fenske viszkoziméterrel

A mérés elmélete

 Az Ostwald-féle viszkoziméter U alakú üvegcső, rajta két gömbbel. Az U cső egyik szárában l hosszúságú és r belsó sugarú kapilláris van. Ha ezen a kapillárison p nyomáskülönbség hatására t ideig belső súrlódású folyadék halad lamináris áramlással, akkor az átfolyt folyadék térfogata a Hagen-Poiseuille törvény értelmében:

Hagen-Poisuille

A mérés abból áll, hogy a készülékbe töltött folyadékot a kapilláris szár V térfogatú gömbjébe szívjuk az a jel fölé és mérjük azt a t időt, amely alatt a meniszkusz az a jeltől a b jelig sülyed (A jegyzetben: 69. oldal 36. ábra). A készüléken először átfolyatjuk az a és b jel közé eső V térfogatú ismert h i folyadékot, és mérjük az átfolyási időt (ti). Utána az ismeretlen h x folyadékból folyatjuk át a két jel közé eső térfogatot és mérjük az átfolyási időt (tx).

 

számítási képlet

Ebben az összefüggésben a készülék állandói nem szerepelnek. Ismert folyadékként desztillált vizet használunk, amelynek belső súrlódási együtthatóját különböző hómérsékleten táblázat tartalmazza.

A folyadék sűrűségét areométerrel mérjük. Az Ostwald viszkoziméterrel való mérésnél az egyik hibaforrás az, hogy a folyadék nemcsak a kapillárisban, hanem a gömbökbén, valamint az alsó gömböt és a kapillárist összekötő csőben is folyik, tehát itt is van belső súrlódás. A relatív mérésnél ez a hiba nem zavar, mivel a két mérést ugyanazon készülékkel végezzük, tehát az ebből keletkező hiba az összehasonlításnál elhanyagolható.

 

A víz dinamikai viszkozitása 

hőmérséklet, °C viszkozitás, mPa.s
0 1,797
5 1,525
10 1,301
15 1,138
20 1,006
25 0,8938
30 0,7998
35 0,7229
40 0,6563
60 0,4735
80 0,3570
95 0,2993

A másik hibaforrás, hogy az időmérést nem pontosan az a jelnél való áthaladás pillanatában kezdjük el, és nem pontosan a b jelnél való áthaladás pillanatában fejezzük be. Ez az időmérés pontatlanságából eredő szubjektiv hiba az ismert és az ismeretlen folyadék mérésénél egyaránt jelentkezik.

Az időmérés pontatlanságából eredő hibát a következóképpen számoljuk ki. Minden mérést legalább. háromszor végzünk el és kiszámítjuk a méréshez tartozó átlagot:

átlag

képlet alapján

Az időmérés hibája: szórásIsmerve a t és D t értékét az h x hibája:

eredő hiba

ahol h x a t átlaggal számolt érték.

Figyelem! A hibaterjedés képletét a 2008/09 tanévre készült tájékoztató (24. oldal) alapján kell számítani!

A relatív hiba relatív hiba százalékosan is kifejezhető.

A mérés menete:

A viszkozimétert állványba fogjuk. A felső és az alsó gömb középpontját függőlegesbe húzzuk: Az alsó gömbbe 10 ml desztillált vizet töltünk, majd a kapilláris csőben a vizet az a jel fölé szívjuk, s mérjük a meniszkusz süllyedését az a-tól a b jelig. Gondos tisztítás után ugyanezt tesszük az előre elkészített különböző ismeretlen folyadékokkal. A tisztításon kívül minden újabb mérés előtt átöblítjük a viszkozimétert az új folyadékkal.

A méréshez szükséges:

1db Ostwald-féle viszkoziméter

1db állvány és fogó

stopperóra

desztillált víz

bor

Mérési feladatok:

1. Mérjük meg a kiadott folyadékok relatív (vízre vonatkoztatott) dinamikai viszkozitási együtthatóját.

2. Számítsuk ki a mérés hibáját!

Mérési eredmények összefoglalása