Вопросы для самоконтроля

1. Что называется удельной электропроводностью?

2. Как удельная электропроводность зависит от концентрации для растворов слабых и сильных электролитов?

3. Что называется эквивалентной электропроводностью?

4. Что называется эквивалентной электропроводностью при бесконечном разбавлении?

5. При 18 ⁰С удельная электропроводность 5%-ного раствора Mg(NO₃)₂ равна 4,38 См/м; плотность 1,038 г/см³. Вычислить кажущуюся степень диссоциации Mg(NO₃)₂ в указанном растворе, если подвижность ½ Мg²⁺ = 4,46 См ∙ м² ∙ кг ∙ экв^-1; подвижность = 6,26 См ∙ м² ∙ кг ∙ экв^-1.

Лабораторная работа №3 Определение вязкости растворов

Цель работы  научиться работать с капиллярным вискозиметром и изучить влияние природы жидкости и внешних параметров на вязкость коллоидных растворов.

Теоретическая часть

Вязкость жидкости есть следствие внутреннего трения между отдельными слоями жидкости движущимися с разными скоростями. Различают два вида систем в зависимости от их поведения при действии нагрузки, вызывающей течение.

1. Нормальные или ньютоновские системы, подчиняющиеся при течении законам Ньютона (1) и Пуазейля, например, чистые жидкости, растворы веществ небольшого молекулярного веса, некоторые коллоидные растворы, имеющие частицы правильной формы, малые размеры.

2. Аномально-вязкие или упруго-пластичные (структурированные) системы не подчиняющиеся законам Ньютона и Пуазейля, например, растворы высокомолекулярных соединений.

По уравнению Ньютона (1) сила трения F между параллельно движущимися слоями жидкости пропорциональна градиенту скорости (при площади слоев S = 1 см² )

F = η · (1)

Коэффициентом пропорциональности служит η – вязкость системы, являющаяся константой жидкости при данной температуре. Размерность η в системе CGS : г ∙ см^-1 · с^-1; эта единица называется пуазом (по имени французского ученого Пуазейля); в системе СИ вязкость имеет следующую размерность :

[] = Па ∙ с =

Вязкость дисперсной системы может быть рассчитана по уравнению Эйнштейна:

η = η₀ · ( 1 + α · φ ), (2)

где η – вязкость золя; η₀– вязкость дисперсионной среды; α – коэффициент, учитывающий форму частиц дисперсной фазы (для сферических частиц α = 2,5); φ - объемная концентрация дисперсной фазы (3).

φ = . (3)

Пуазейль вывел уравнение для расчета объема жидкости вытекающей из капилляра (4).

, (4)

где V– объем жидкости, вытекающей из капилляра, см³;– время протекания, с;r– радиус капилляра, см; – длина капилляра, см;η– вязкость жидкости, Па ∙ с;P– давление, вызывающие течение жидкости, г ∙ см / с².

Отсюда (5)

Для нормальных жидкостей вязкость не зависит от приложенного давления при ламинарном режиме течения.

Графики зависимости η = f (P) и называются реологическими кривыми (рисунок 3.1). На рисунке 3.1Pкр – отвечает переходу ламинарного режима течения в турбулентный.

При течении аномальных жидкостей могут иметь место два основных случая.

η 

Ркр Р Р кр Р

Рисунок 3.1 Реологические кривые для нормальных (ньютоновских) жидкостей

Системы имеют непрочную пространственную структуру (рисунок 3.2). Здесь при малых давлениях пространственная структура разрушается незначительно и успевает восстанавливаться (участок АВ). На участке ВС происходит разрушение структуры и ориентация обрезков структуры вдоль оси течения жидкости, вязкость поэтому уменьшается. Участок СД характеризуется постоянной вязкостью до Ркр, при котором ламинарный режим течения переходит в турбулентный.

Связь между частицами дисперсной фазы достаточно прочная, система приобретает твердообразный характер (рисунок 3.3). В таких системах течение начинается лишь при определенном Р₀ – предельное напряжение сдвига, при котором начинает разрушаться пространственная структура. На участке АВ происходит разрушение структуры и понижение вязкости.





АВ

А Д

С Д

В С

Ркр Р Р

V V

Д́

Д́ С́

Е́

С́

А́ В́ А́

Ро Р1 Ркр Р Ро Р1 Ркр Р

Рисунок 3.2  Реологические кривые Рисунок 3.3  Реологические кривые

для аномальных жидкостей с для пластично – вязких жидкостей

непрочной пространственной

структурой

Относительную вязкость можно определить по времени вытекания одинаковых объемов испытуемой и стандартной жидкости через капилляр с одинаковой длиной и радиусом. За стандартную жидкость обычно принимают дистиллированную воду (при t = 20º C, = 0,001Па·с). Из уравнения (5)

(6)

При постоянных условиях опыта r, l, V  величины постоянные, входящие в константу К. Если жидкости вытекают под влиянием собственной тяжести при равных высотах столба жидкостей, то отношение давлений можно заменить отношением плотностей:

. (7)

Тогда относительная вязкость испытуемой жидкости рассчитывается из уравнения

. (8)