- •Фізична та колоїдна хімія
- •Техніка безпеки та правила роботи в хімічній лабораторії
- •Основні теоретичні відомості
- •Обладнання та реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Обробка експериментальних даних графічним методом
- •Обробка експериментальних даних аналітичним методом
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота 17 Визначення середнього розміру частинок “білих” золів оптичними методами
- •Основні теоретичні відомості
- •Обладнання та реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Оформлення результатів досліджень
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота 18 Визначення поверхневого натягу поверхнево-активних речовин сталагмометричним методом та параметрів адсорбційного процесу на границі поділу фаз рідина-газ
- •Основні теоретичні відомості
- •Обладнання та реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Обробка експериментальних даних
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота 19 Визначення площі питомої поверхні адсорбента
- •Основні теоретичні відомості
- •Обладнання та реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Обробка експериментальних даних
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота 20 Визначення теплоти змочування калориметричним методом
- •Основні теоретичні відомості
- •Обладнання та реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Обробка експериментальних даних
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота 21 Досліджування в’язкості структурованих розчинів
- •Основні теоретичні відомості
- •Обладнання та реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Обробка експериментальних даних
- •Контрольні питання
- •Додатки
- •Список літератури
- •Фізична та колоїдна хімія
Лабораторна робота 21 Досліджування в’язкості структурованих розчинів
Мета роботи – побудова залежності в’язкості і відносної в’язкості від концентрації розчинів желатини та визначення коефіцієнту α у рівнянні Ейнштейна.
Основні теоретичні відомості
Між шарами рідини, які рухаються з різними швидкостями, виникає сила тертя F. Згідно Ньютону, вона пропорційна дотичній поверхні S та градієнту швидкості dV/dx; dV – зміна швидкості при переході від одного елементарного шару до другого, dx – відстань між шарами;
(21.1)
Коефіцієнт пропорційності η носить назву внутрішнього тертя, або коефіцієнта в’язкості (скорочено – в’язкість). У відповідності з (21.1) в’язкість має розмірність Па·с (паскаль–секунда). Зі збільшенням температури в’язкість рідини падає, і щоб забезпечити її сталість, експерименти необхідно проводити в термостаті.
В’язкість можна визначити, вимірюючи час, необхідний для витікання певного об’єму через капілярну трубку. Пуазейль дослідним шляхом встановив закон, який зв’язує об’єм рідини V, що витікає з капіляру, з часом його витікання , тиском P, що діє на рідину в капілярі, радіусом капіляра r та його довжиною l:
(21.2)
Закон справедливий для ламінарної течії.
При визначенні в’язкості частіше за все користуються порівняльним методом. Якщо час витікання однакових об’ємів двох різних рідин через один і той самий капіляр, виміряний при такій же висоті рідини в посудині, дорівнює 0 (для стандартної рідини) та (для досліджуваної рідини), то можна записати:
та (21.3)
Відношення цих двох рівнянь дає:
(21.4)
Оскільки висоту рівня обох рідин беруть однаковою, то відношення гідродинамічних тисків на кінці капілярної трубки дорівнює відношенню густин, тобто P/P0 = ρ/ρ0. Звідси, формула для визначення в’язкості
(21.5)
Обладнання та реактиви
Капілярний віскозиметр, водні розчини желатини, дистильована вода.
Порядок виконання роботи
Прилад для вимірювання в’язкості (рис.21.1) має вигляд U–подібної трубки з капіляром в одному з колін. Капіляр у верхній частині розширюється до певної ємності, обмеженої з обох сторін мітками “а” та “б”. В широке коліно віскозиметра піпеткою заливають певний об’єм стандартної рідини (води) та затягують її гумовою грушею через капіляр вище мітки “а” і дають можливість вільно витікати. Час витікання об’єму рідини, що знаходиться між м ітками “а” та “б”, вимірюють точно за допомогою секундоміра.
Дослід повторюють три рази (точність визначення часу витікання рідини — до трьох десятих долей секунди). Потім проводять аналогічні вимірювання з таким же об’ємом досліджуваної рідини. Густини рідин знаходять за довідником або визначають за допомогою пікнометра. При визначенні в’язкості водних розчинів стандартною рідиною є дистильована вода, значення в’язкості якої в залежності від температури наведено в табл.21.1.
Таблиця 21.1
В’язкість води η0 (Па·с).
Т, 0С |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
η0, 103 |
1.053 |
1.002 |
0.955 |
0.911 |
0.870 |
0.832 |
0.797 |
Т, 0С |
32 |
34 |
36 |
38 |
40 |
45 |
50 |
η0, 103 |
0.764 |
0.734 |
0.705 |
0.678 |
0.653 |
0.596 |
0.547 |
Досліджують в’язкість водних розчинів желатини. Для цього в шести пронумерованих пробірках шляхом послідовного розведення 1% розчину желатини готують розчини згідно табл. 21.2.
Таблиця 21.2
Експериментальні та розрахункові величини
№ про-бірки |
Об’єм вихідних розчинів, мл |
Час витікання, , с |
η·103, Па·с |
φ·103 |
|
||||
1% розчин желатини |
Вода |
1 |
2 |
3 |
середнє |
||||
1 |
2 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
4 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
6 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
8 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
9 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
10 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
Спочатку вимірюють час витікання дистильованої води через капіляр віскозиметра, для чого піпеткою наливають 10 мл дистильованої води у віскозиметр. Отримавши співпадаючі результати часу витікання води переходять до вимірювання часу витікання розчинів желатини в порядку зростання їх концентрації. Результати вимірювань заносять в табл. 21.2
Оскільки розчини желатини мають малу концентрацію, то можна вважати, що їх густина дорівнює густині води, що спрощує розрахункову формулу (21.5) до виду:
(21.7)