
Лабораторная работа.
Опыт 1.Определение вязкости с помощью капиллярного вискозиметра.
Измерение
входящих в формулу Пуазейля величин
провести трудно, поэтому прибегают к
определению вязкости жидкости методом
сравнения ее движения в данном вискозиметре
с движением эталонной жидкости, вязкость
η0
которой известна, например воды.
Капиллярный вискозиметр Оствальда изображен на рис.1. Одно колено вискозиметра представляет собой капиллярную трубку. Определенный объем воды вливают в широкое колено так, чтобы ее уровень поднялся чуть выше отметки А, и, сняв грушу, наблюдают за понижением этого уровня. Когда мениск проходит метку А, включают секундомер, а при прохождении метки В – выключают. Так находят время τ0 прохождения воды между метками А и В.
Обычно вязкость определяют по отношению к вязкости воды, измеряя время истечения под собственным давлением одинаковых объемов исследуемой жидкости и воды в одном и том же вискозиметре (рис.1).
Вискозиметр промывают теплой хромовой смесью, затем дистиллированной водой. С помощью градуированной пипетки наливают в трубку В столько дистиллированной воды, чтобы уровень ее находился в верхней части расширения (обычно 5 мл). Вискозиметр погружают (несколько выше метки а) в большой химический стакан с водой определенной и постоянной температуры (термостат) и вертикально укрепляют его в штативе.
Минут через десять, когда вода в вискозиметре примет температуру термостата, с помощью резиновой трубки, надетой на конец трубки А, засасывают воду выше верхней метки а, причем уровень воды в правом колене должен оставаться в нижней части расширения В. Затем с помощью секундомера с точностью до 0,2 сек определяют время истечения воды от метки а до метки в.
Рис.1
|
При ламинарном
течении жидкости время прохождения
этого объема через капилляр длиной
вс
будет таким же. Так же определяют
время τ протекания исследуемой
жидкости между метками а и b.
Объем исследуемой жидкости берут
равным объему воды. Жидкости в капилляре
движутся под действием гидростатического
давления |
Повторяют определение 3—4 раза и берут среднее.
Так же определяют время истечения исследуемой жидкости, наливая в вискозиметр точно такой же объем ее, как и воды, повторяя определение до получения постоянных значений. При определении вязкости нельзя допускать вспенивания жидкости, наличия пузырьков воздуха в капилляре вс и наличия капли жидкости у метки а. Формулы для вычисления вязкости выводятся следующим образом. Разделив почленно уравнение (2) для вязкости исследуемой жидкости ɳ и воды ɳв , получим
ɳ /ɳв = pt/pвtв
Так
как при одинаковой высоте столбов
жидкостей давление пропорционально
плотности этих жидкостей (
в),
то вместо предыдущего уравнения получим
ɳ=ɳвpt/pвtв (3)
.
Таблица 1
Вязкость воды, дн-сек/м2*
t° |
in |
t° |
■п |
t° |
■л |
i° |
|
0 |
0,0178 |
18 |
0,0107 |
24 |
0,0092 |
50 |
0,005 |
5 |
0,0151 |
19 |
0,0104 |
25 |
0,0090 |
60 |
0,0047 |
10 |
0,0131 |
20 |
0,0102 |
30 |
0,0080 |
70 |
0,0041 |
15 |
0,0116 |
21 |
0,0100 |
35 |
0,0072 |
80 |
0,0036 |
16 |
0,0113 |
22 |
0,0097 |
40 |
0,0066 |
90 |
0,0032 |
17 |
0,0110 |
23 |
0,0093 |
45 |
0,0060 |
100 |
0,0028 |
* 1 дн ■ сек/м1 = 1 г/см ■ сек.
Для определения относительной вязкости (г) исследуемой жидкости вязкость и плотность воды принимают равными единице. Тогда уравнение (3) принимает вид:
Опыт 2. Влияние концентрации на вязкость.
При одинаковой температуре определяют вязкость растворов желатина, приготовленных разбавлением горячего 1%-ного раствора горячей дистиллированной водой и охлажденных до комнатной температуры. Растворы готовятся следующей концентрации:
Вычерчивают кривую, показывающую повышение вязкости с увеличением концентрации раствора.
Опыт 3. Влияние pH на вязкость.
Определяют вязкость смеси 5 мл 1% раствора желатина с 5 мл следующих растворов:
№ Смеси |
Раствор |
рН смеси |
Вязкость |
1 |
0,2 н HCl |
Около 1,5 |
|
2 |
0,01 н HCl |
2,5 |
|
3 |
Дистиллированная вода |
5 |
|
4 |
0,02 н NaOH |
12 |
|
5 |
0,2 н NaOH |
13 |
|
Записывают значения вязкости в таблицу и находят наименьшую вязкость раствора желатина в изоэлектрической точке (рН4,9). Вязкость раствора желатина возрастает при повышении или понижении pH до определенных значений, после чего вновь понижается.
Опыт4. Влияние солей на вязкость.
Наливают в одну пробирку 5 мл 1н. К1, в другую 5 мл 1 н. K2SO4 и в третью —5 мл дистиллированной воды, прибавляют в каждую пробирку по 5 мл 1%-ного раствора желатина и тщательно перемешивают. После длительного стояния определяют вязкость. Из результатов опыта можно сделать вывод, что сульфаты, а также карбонаты, фосфаты и цитраты повышают, а иодиды, бромиды, цианиды и роданиды понижают вязкость раствора, т. е. по своему действию на вязкость анионы располагаются в лиотропный ряд.
Опыт 5. Изменение вязкости при старении раствора.
При одной и той же температуре определяют вязкость 1%-ного раствора желатина непосредственно по изготовлению и, например, через полчаса или час. Чем больше возраст раствора (считая от начала его приготовления), тем больше его вязкость. Через 24 ч вязкость 1%-ного раствора желатина возрастает настолько, что он уже не протекает через капилляр вискозиметра.
Вопросы к защите работы
1.Что такое вязкость?
2.Факторы, влияющие на вязкость ВМС?
3.Чем отличается вязкость растворов высокополимеров от вязкости растворов низкомолекулярных соединений?
4.Чем объясняется аномальная вязкость растворов ВМС?
5.Влияют ли на величину вязкость раствора ВМС условия приготовления этого раствора?
6.При каких условиях время истечения жидкости и вязкость раствора пропорциональны?
7.Запишите формулу Пуазейля.
8.Что представляет собой вискозиметр Оствальда?
9. Выведите формулу для определения вязкости методом Оствальда.
10. Какие условия должны выполняться при измерении вязкости жидкости этим методом.
11. Биологическое значение вязкости.