w 4 część II CIECZE (1)

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->w. IV część IICIECZE – stan ciekłyLepkość cieczysiła przyspieszającaw1w2w3l - odległość między warstwami cieczy••Gęstość cieczy:pokrewny kryształom w temp. niskiej, bliższy gazom w temp.wyższychuzyskiwany wskutek topnienia substancji stałych lub skraplaniagazówmd�½na ogół dużo większa niż gazówzależy od temperatury, gdyż V = f (T)(wzrost Twzrost Vzmniejszenie d)Vlsiła hamującaw przypadku wody: dmaxw temp. 277 K i malejezarówno ze wzrostem jak i zmniejszeniem T)Metody pomiaru gęstości:•••aerometrywagi hydrostatycznepiknometrycznie – w stałej temperaturzew1> w2> w3(prędkość warstewek maleje proporcjonalnie doodległości od pierwszej warstwy)13Metoda piknometryczna:masa piknometru z cieczą – masa pustegod=Vpiknometrulubpodczas przesuwania jednych warstewek cieczy względemdrugich, działająsiły tarcia wewnętrznegoF♣F = ηqq – powierzchnia warstwy rozpatrywanejΔwΔlpomiar względny z zastosowaniem cieczy wzorcowej (woda)ΔwΔl– gradient prędkościwdanej warstwy względem innej,oddalonej od niej oldH 2O�½mH 2OVdbad�½mbadVη – współczynnik tarcialubwspółczynnik lepkości dynamicznej(lepkość bezwzględna, lepkość)dbadm�½baddH 2OmH 2Odbad�½dH 2OmbadmH 2O2FΔlη=qΔwLepkość bezwzględna jest liczbowo równa sile przypadającej na jednostkępowierzchni, potrzebnej do utrzymania jednostkowej różnicy prędkościmiędzy warstwami cieczy odległymi od siebie o jednostkę długości.41FΔlη=qΔwη�½N m Ns�½2�½Pas2mmmsLepkość kinematycznaWartości lepkości dla wybranych cieczy:γ=PłynnośćCieczwodaalkohol etylowyacetonbenzenchloroformtolueneter etylowynaftaolej rycynowyglicerynaLepkośćx 10–3[Pa·s]1,0051,200,320,650,580,590,2331,6239771490ηd�½Pas�½mkgsm32γ=1η75Ciecz doskonała– ciecz nieściśliwa i pozbawiona lepkościCzynniki wpływające na lepkość:♣ ciśnienie(wzrost ciśnienia powoduje początkowo wzrostlepkości, bo zmniejszają się odległości międzycząsteczkowe,później – nie ma wpływu; woda – anomalie)P. Kapica– lata trzydzieste XX w., Nagroda NoblaT = 2K(–271,16C)4ciekły2Hema= 0♣wpływ struktury cieczy (asocjacja)(nadpłynność, nadciekłość)nie ma sił tarcia wewnątrz cieczy, może poruszać się bez końcaη�½cVwBaczyński1996 r. – Nagroda Nobla: David Lee, Robert Richardson,3Douglas Osheroff (USA) ; w 1972 r. odkryli nadciekłość2He;w temp. 0,002 K powyżej O absolutnego (–273,16C) nie ma– 2 atomy „sklejają” się w paryoporów w ciekłym32He6c, w – stałe zależne od rodzaju cieczyV– objętość molowa cieczy;w = 0,307 Vk(Vk– objętość krytyczna)– odwrotnie proporcjonalna do przestrzeni dostępnej dla ruchucząsteczek82♣ wpływ temperaturywzór Arrheniusa i GuzmanaMetody pomiaru lepkości cieczy:FΔlη=qΔwza pomocą wiskozymetru Ostwalda–pomiarczasuswobodnegoprzepływucieczyprzezrurkękapilarną pod działaniem znanejróżnicy ciśnieńη=AeB/RTA, B – stałe dladanej cieczylub wzór empiryczny:log η�½ABTSvante Arrhenius(1859-1927)Lepkość cieczy maleje zewzrostem temperatury (wzrastająodległości międzycząsteczkowe)π R4tV=Δp8 ηlπ R4t Δpη =8VlPomiar względny:prawo PoiseulleaW.Ostwald (1853-1932)Lepkośćwarunkuje przepływy cieczy przez rury cylindrycznewarunkuje wypływ cieczy przez otworydecyduje o ruchu ciał o różnym kształcie w ciekłymośrodku9V – objętość cieczy wypływającej wczasie t,R– promień rurki kapilarnej, l – długość rurkikapilarnej,Dp– różnica ciśnień między dwomakońcami rurkiηwzg�½ηxηw11x– lepkość cieczy badanej,w– lepkość cieczy wzorcowej, np. wodyRodzaje ruchu cieczy podczas przepływu przez rury:Liczba Reynoldsa (bezwymiarowa)2RdRe = wsηηxdxtx=ηwdwtwηx=ηwdxtxdwtwws– średnia prędkość, R – promień rury, d - gęstość cieczy, η – lepkośćlaminarny(warstwowy) –warstwy cieczy jak gdybyślizgały się jedna podrugiejdx– gęstość cieczy badanej, dw– gęstość wodyDla roztworów wzorcowych gliceryny:bezwzgkontrwzglkontrRe < 2000 (dla rur o przekroju kołowym)turbulentny– przepływ burzliwy(podczas przepływu zawirowaniaw cieczy)Re > 3000pośredni(nieustalony) – może przechodzić od przepływulaminarnego do turbulentnego i odwrotniecp kontrcpcp kontrcp102000 < Re < 3000za pomocą wiskozymetru Höpplera– pomiar prędkości swobodnegoopadania w cieczy kulki o znanej gęstości i znanym promieniu123Ciecze niutonowskie i nieniutonowskieΔwF = ηqΔlDzieląc przez q – powierzchnię,Napięcie powierzchniowemiędzycząsteczkamisiłydziałające w kierunku zmniejszeniapowierzchni odgraniczającej cieczod parywoda sąwodywciągane do wnętrzaFΔw�½ηqΔloznaczająccząsteczki na granicy powietrze –wypchnięcie cząsteczki z wnętrzaF�½τqotrzymujemy(naprężenieścinające;siła / jednostkę powierzchni)wody na powierzchnię wymagawykonania pracy przeciwko siłompowierzchniowymτ=ηΔwΔlgdzie:DwDldA =σdq–szybkość ścinania(spadekprędkości warstewek cieczy)13dA – energia powierzchniowa cieczy, dq – powierzchnia cieczy,- współczynnik proporcjonalności zwanynapięciem powierzchniowym15Reogramy – krzywe płynięcia4τ=ηΔwΔlNapięcie powierzchniowe –działa równolegle do powierzchni iprzeciwstawia się jej zwiększeniu2131– dla cieczy niutonowskich –rozpuszczalniki i roztwory o niezbytwysokim stężeniu (ich lepkość jestw stałej T stała i nie zależy od τ; tg α= η)2, 3, 4– dla cieczy nieniutonowskich(lepkość zależy od τ i odwrotnie)σ�½dAdq[σ] = J/m2= N/mpraca potrzebna do zmiany powierzchni o 1 m2Związek chemicznywodaσ· 1020C7,282,892,372,23162DwDl2– substancje pseudoplastyczne(niektóre żele)J/m2w temp.3- substancje plastyczne (maści, pasty, zawiesiny) – lepkość maleje zewzrostem szybkości ścinania i od pewnej wartość τ mają granicępłynięcia;4– substancje dylatacyjne (bardzo gęste zawiesiny i związkiwielkocząsteczkowe) – lepkość wzrasta ze wzrostem naprężeniaścinającego14benzenacetonalkohol etylowy4a=-Napięcie powierzchniowe zależy od:•••rodzaju cieczy, od sąsiadującej z nią fazyw przypadku roztworów od stężeniaod temperatury zależność liniowa (maleje ze wzrostem T, wpobliżu Tkσ = 0)cDR TDca=-cDc�½-GR TDcRTgdy substancja rozpuszczona wraz ze wzrostem stężenia podwyższanapięcie powierzchniowe, wartość (Dσ/Dc) > 0 – wówczasa<0,czyli adsorpcja jest ujemna (stężenie substancji rozpuszczonej napowierzchni jest mniejsze niż w roztworze)powierzchni jak i w głębi roztworu, wartośćajest równa zeru,czyliDσ= 0. Substancje, które po rozpuszczeniu wrozpuszczalniku nie zmieniają jego σ lub nieznacznie je zwiększająnazywamypowierzchniowo (kapilarnie) biernymigdy stężenie substancji rozpuszczonej jest takie samo nagdy (Dσ/Dc) < 0 (wzrostowistężenia substancji rozpuszczonej wroztworze odpowiada obniżenie napięcia powierzchniowego)-wówczas wartość adsorpcjia>0, czyli adsorpcja dodatnia (stężeniecząsteczek substancji rozpuszczonej jest większe na powierzchni niżw głębi roztworu).1917Napięcie powierzchniowe roztworów:rozpuszczenie substancji w cieczy powoduje zmianę jej napięciapowierzchniowego σaktywność powierzchniowaG�½ DDcSubstancje, które wprowadzone do rozpuszczalnikaobniżająjegoσ,nazywamypowierzchniowo czynnymialbokapilarnieaktywnymi.teoria wiążąca zmiany σ z adsorpcją substancji rozpuszczonej napowierzchni roztworucDca=-�½-GR TDcRTwzór Gibbsaniektóre węglowodany, alkohole, aldehydy, kwasy, solekwasów organicznychgdzie:a – adsorpcja,stężenie powierzchniowe substancji, (molowe wyrażonew jednostce [mol/m2]), T – temperatura, [K],c – stężenie molowesubstancji w roztworze,[mol/m3], R – stała gazowa.18205 [ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

diabelki.xlx.pl