4.3.2. Viszkozitásmérés Höppler viszkoziméterrel

A Höppler viszkoziméter az esősúlyos típuscsaládba tartozik. A műszer üvegcsövének belső átméróje 15,94 mm. Az üvegcsövön egymástól 100 mm-re két karcolás jelzi a mérési szakasz kezdő- és végpontját. Méréskor betöltjük a mérendő folyadékot az üvegcsőbe, és egy olyan mérető golyót, amely feltételezhetően megfelelő a folyadék viszkozitásához. Ha a golyó elegendően lassan esik (Re<10), a súrlódási viszonyokat a Stokes-egyenlet fejezi ki:

, ahol

h a mérendő folyadék viszkozitása

g a nehézségi gyorsulás

r g a golyó sűrűsége

r f a mérendő folyadék sűrűsége

r a golyó sugara

v az esés sebessége

l az ejtési úthossz (egyenletes sebességű esésnél mérünk)

t az esés időtartama.A golyó nem süllyed akadálytalanul, hiszen a golyót körülvevó folyadék néhány tized milliméter vastag. Ezért a műszerállandót a rés méretéból számítják. A konstansokat összevonva az alábbi képlettel szokás számolni:

A golyók általában acélból készülnek, ilyenkor r= 7860 kg/m3. A fizika laborgyakorlatokon hígított gyümölcsszöp mérésekor ajánlott az 1 jelű üveggolyót használni. A golyóállandó és a műszerállandó azonos.

 

Tájékoztató jelleggel közöljük a BH2 viszkoziméter golyókészletének adatait.

Golyó

szerállandó

Mérhető minimális viszkozitás
jele átmérője sűrűsége CGS SI
mm kg/m3 cP.cm3/g.s Pa.m3/kg Pa.s
GGL 15,910 2409   0,001.10-6 gázokra
1 15,805 2409 0,01013 0,01013.10-6 0,0006…
2 15,630 2410 0,08063 0,08063.10-6 0,003…
3 15,560 8100 0,13 0,13.10-6 0,025…
4 15,000 7760 1,2 1,2.10-6 0,25…
5 13,500 7770 10,6 10,6.10-6 2,5…
6 10,000 7770 40,5 40,5.10-6 3…80
e 12,500 7750 37 37.10-6 4,5…80
  10,900 7750 38 38.10-6 5…

A Höppler viszkoziméter nem függőleges, hanem ettől 10°-kal eltérő helyzetű. Ez megkönnyíti az átlátszatlan folyadékok mérését. A műszer a newtoni folyadékok mérésére készült. Nem newtoni folyadékoknál a látszólagos viszkozitás mérésére alkalmasak.

 

A mérésnél felhasznált eszközök

BH 2 típusú Höppler viszkoziméter.

U 10 típusú termosztát

stopperóra

desztillált víz (összehasonlításhoz)

hőmérő

areométer

mikrométer.

 

A mérés lefolyása

Kezdjük a mérést a legnagyobb golyóval. Mérjük meg az átmérőjét, mert ezzel lehet azonosítani (nincs felirat a golyókon). Töltsük be a mérendő folyadékot az üvegcsőbe, és indítsuk meg a termosztát vízcirkulációját. A hőmérsékletet szabályozzuk le a szobahőmérséklet alá.

Állítsuk vízszintesbe a viszkozimétert! Olvassuk le a beépített hőmérőt. A hátsó rögzítőcsap meglazítása után fordítsuk fejjel lefelé a műszer forgó részét a tengelye körül és várjuk meg, amíg a golyó lesüllyed. Most a műszert eredeti helyzetébe visszafordítva órával mérjük a golyó süllyedési időtartamát az üvegcsövön jelölt szintek között. Ha az esési idő kisebb 30 másodpercnél, a mérést eggyel nagyobb golyóval kell végezni; ha nagyobb 300 másodpercnél, akkor kisebb golyóval folytatjuk.

 

Mérési feladat

A fent leírt módon ismételjük meg a mérést úgy, hogy a termosztáton 5 °C-onként növekvő hőmérsékletet állítunk be. Készítsünk az alábbihoz hasonló táblázatot a rnérési jegyzókönyvbe.

 

Mérés

sorszáma

Hőmérséklet

Golyó

Golyóállandó

Viszkozitás

átmérője sűrűsége dinamikai kinematikai
°C mm kg/m3 Pa.m3/kg Pa.s m2/s
1            
2            
3            
4            
stb.            

Ábrázoljuk a viszkozitás hőmérsékletfüggését milliméterpapíron. A hőmérsékletet a vízszintes tengelyre vesszük fel. A föggőleges tengelyen a dinamikai és a kinematikai viszkozitást is ábrázolni kell. A rendelkezésre álló rövid idő miatt a folyadék sűrűségét állandó értékre vehetjük fel.

  Hypertext átírás Vissza az oktatási anyagokhoz