Определение вязкости воды и водных растворов при помощи капиллярного вискозиметра

Приборы, применяемые для определения вязкости, называются вискозиметрами. Определение вязкости можно производить по скорости истечения жидкости через трубки малого диаметра (капилляры).

В цилиндрических капиллярах для ламинарного протекания жидкости существует зависимость, установленная Пуазейлем:

,

(4.3)

где V – объем жидкости, вытекающий из капилляра в м³; r – радиус капилляра в м; F – сила, под действием которой движется жидкость в Н; t - время протекания в с; l – длина капилляра в м. Отсюда

.

(4.4)

Формула 4.4 служит для определения абсолютной вязкости вискозиметром Оствальда.

Относительную вязкость можно определить по времени протекания одинаковых объемов испытуемой и стандартной жидкостей через один и тот же капилляр. В качестве стандартной жидкости для водных растворов обычно принимают воду. Метод измерения относительной вязкости основан на том, что при соблюдении указанных условий, V, r, l представляют собой постоянные величины, т.е.

.

(4.5)

Отсюда формула (4.4) принимает вид:

,

(4.6)

где К – постоянная величина.

Для исследуемой и стандартной жидкостей получим тогда два уравнения:

; .

(4.7)

Отсюда:

.

(4.8)

Если жидкости вытекают под действием собственной тяжести при равных высотах столба жидкости, то отношение давлений можно заменить отношением плотностей:

.

(4.9)

Тогда уравнение (4.8) принимает вид:

.

(4.10)

Откуда уравнение для относительно вязкости:

.

(4.11)

Порядок выполнение работы

1. Определить время истечения воды и исследуемых растворов между метками вискозиметра.

2. Определить плотность воды и водных растворов различных концентраций:

, [г/мл]

M₁ - масса пикнометра (мерной колбы на 50 мл) (г), M₂ - масса пикнометра с раствором (г), V₁ - объем пикнометра (мл).

Плотность воды не следует принимать равной единице, т.к. она зависит от температуры.

3. По формуле (4.11) определить коэффициент вязкости исследуемых растворов (значение вязкости для воды взять из таблицы 4.1. приложения).

4. Результаты измерений занести в таблицу.

Таблица

5. Проанализировать влияние природы и концентрации растворенного вещества на вязкость водных растворов.

6. Сделать выводы по работе.

Приложение

Таблица 4.1