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 где - плотность жидкости; – разность уровней жидкости в двух коленах вискозиметра.

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 ɳ_в , получим

ɳ /ɳ_{в =} pt/p_вt_в

Так как при одинаковой высоте столбов жидкостей давление пропорционально плотности этих жидкостей ( _в), то вместо предыдущего уравнения получим

ɳ=ɳ_вpt/p_вt_в (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.