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恒温槽调试及液体粘度的测定

发布日期: 2020-06-12 02:37
 

  荆楚理工学院化工与药学院实验报告 姓名 学号 专业石油化工生产技术 成绩 日期 2013.10.18 指导老师 课程名称:物理化学 实验题目:恒温槽调试及液体粘度的测定 一、目的要求 1.熟悉恒温槽的构造及其使用方法。 2.学会使用乌氏粘度计测量液体的粘度及计算方法。 二、实验仪器和试剂 粘度计、移液管、秒表、吸耳球、无水乙醇、蒸馏水、玻璃恒温槽水浴(型号:ZH-2B) 三、实验原理 1.液体的粘度及其测定的原理 液体粘度的大小一般用粘度系数η表示, 若液体在毛细管中流动, 则可通过波华须 尔公式计算粘 度系数:? ? ??r 4t 8VL 按上式由实验来测定液体的绝对粘度是件困难的工作,但测定液体对标准液体(如水)的相对粘 度则是简单和适用的。在已知标准液体的绝对粘度时,也可算出被测液体的绝对粘度。 设两种液体在本身重力作用下分别流经同一毛细管,且流出的体积相等, 则 ? ? ?r 4 ?2t 2 8VL 从而 得 ?1 ?1t1 ? ? 2 ? 2t 2 如果每次取用试样的体积一定,则可保持在实验中情况相同。因此:已知标准液体的粘度,则被 测液体的粘度可按上式算得。 2.恒温槽控温原理 恒温控制可分为两类,一类是利用物质的相变点温度来获得恒温,但温度的选择受到很大限制; 另外一类是利用电子调节系统进行温度控制,此方法控温范围宽、可以任意调节设定温度。 恒温槽是实验工作中常用的一种以液体为介质的恒温装置,根据温度控制范围,可用以下液体介 质:-60度~30度用乙醇或乙醇水溶液;0度~90度用水;80度~160度用甘油或甘油水溶液;70度~300 度用液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。 恒温槽是由浴槽、电接点温度计、继电器、加热器、搅拌器和温度计组成,具体装置示意图见图 课本P338。继电器必须和电接点温度计、加热器配套使用。电接点温度计是一支可以导电的特殊温 度计,又称为导电表。当温度升高时,毛细管中水银柱上升与一金属丝接触,两电极导通,使继电 器线圈中电流断开,加热器停止加热;当温度降低时,水银柱与金属丝断开,继电器线圈通过电流, 使加热器线路接通,温度又回升。如此,不断反复,使恒温槽控制在一个微小的温度区间波动,被 测体系的温度也就限制在一个相应的微小区间内,从而达到恒温的目的。 恒温槽的温度控制装置属于“通”“断”类型,当加热器接通后,恒温介质温度上升,热量的传递使 水银温度计中的水银柱上升。但热量的传递需要时间,因此常出现温度传递的滞后,往往是加热器 附近介质的温度超过设定温度,所以恒温槽的温度超过设定温度。同理,降温时也会出现滞后现象。 由此可知,恒温槽控制的温度有一个波动范围,并不是控制在某一固定不变的温度。控温效果可以 用灵敏度Δt表示: ?t ? ? t1 ? t 2 2 式中,t1为恒温过程中水浴的最高温度,t2为恒温过程中水浴的最低温度。 四、实验步骤 1.恒温槽温度调节与控制 将恒温槽各部件安装好,接通电源,打开搅拌器并加热,恒温槽温度准确调至某个温度,当恒温槽 的温度和所要求的温度相差较大时,可以适当加大加热功率,但当温度接近指定温度时,应将加热 功率降到合适的功率。 2.无水乙醇粘度的测定 图—乌氏粘度计 (1) 调节恒温槽的温度至 30.0℃,将清洁的粘度计垂直固定在恒温槽中,使上标线 a 以下部分完 全浸没在水中。 (2)移液管取 10ml 乙醇从管口 A 放入粘度计中,恒温约 10min,温度达到 30.0℃即可测定。 (3) 测定时用手按住粘度计的支管口 C,用吸耳球将 B 管溶液吸至标线 a 以上,放开支管口 C 与 胶管 B,液面下降,用秒表测定液体流经 a 至 b 所需的时间,重复同样操作,测定 3 次,要求每次 的时间相差不超过 0.5 秒。 (4)倒出粘度计中的乙醇,用热风吹干,再用另一支移液管取 10ml 蒸馏水放入粘度计中与前述步 骤相同,赌博网,测定蒸馏水流经 a 到 b 所需的时间,同样测定 3 次,要求同前。 (如果不提供吹风机,倒出 粘度计中的乙醇后用蒸馏水冲洗 3-4 次,特别清洗 B 管的毛细管,用吸耳球将 B 管中的蒸馏水向上 吸再向下放) 。 (5)试验完成后,将粘度计洗净,放好。将仪器旋钮会归零,关闭电源。 五、注意事项 1.由于乙醇的沸点低于水,所以先测量乙醇后后把粘度计烘干,比先用水测量; 2.后烘干的时间短。所以本实验先测量乙醇,后测量水; 3.粘度计放入水中时上刻度线要放在恒温槽水面一下; 4.测量时粘度计必须垂直放置; 5.要求每次测量液体流经 a 至 b 所需的时间相差不超过 0.5 秒。 六、实验现象、结果记录及整理 实验日期:2013 年 10 月 18 日 1.实验结果 无水乙醇 实验次数 tmax(℃) tmin(℃) Δt(℃) 流经毛细管时间(s) 流经平均时间(s) 蒸馏水 实验次数 tmax(℃) tmin(℃) Δt(℃) 1 35.97 35.90 0.03 2 35.94 35.89 0.05 3 36.01 35.96 0.05 1 30.09 30.05 0.04 125.24 2 30.05 30.02 0.03 123.93 124.57 3 30.04 29.98 0.06 124.53 室温:22.03℃ 气压:100.79KPa 流经毛细管时间(s) 流经平均时间(s) 2.实验处理: 79.89 79.56 79.70 79.65 ①30℃无水乙醇的粘度为:9.865×10-4 Pa·S ②由以上实验数据可知无水乙醇流经毛细管时间 t1=124.57s,蒸馏水流经毛细管时间 t2=79.70s; 查 表得乙醇的密度ρ1= 780.97 kg/m?,水的密度ρ2= 995.67 kg/m?,30℃蒸馏水的粘度系数η2=8.07× 10-4 Pa·S ,由公式 ?1 ? ?1t1 得 30℃无水乙醇的粘度为 9.865×10-4 Pa·S 。 ? 2 ? 2t 2 ③35℃蒸馏水的粘度为 7.446×10-4 Pa·S ④由以上实验数据可知蒸馏水流经毛细管时间 t1=79.7s,无水乙醇流经毛细管时间 t2=124.57s; 查 表得 35℃乙醇的密度ρ1= 780.8 kg/m?,水的密度ρ2= 994.-4kg/m?, 35℃无水乙醇的粘度系数η 2=9.14×10-4 Pa·S ,由公式 ?1 ?1t1 得 35℃蒸馏水的粘度为 7.446×10-4 Pa·S 。 ? ? 2 ? 2t 2 七、思考题解答 1.旋转调节帽时速度如何? 答:旋转调节帽时,速度要缓慢。 2.在严格的粘度测定中要求研究的目的何在? 答:因为液体的粘度与温度的关系很大,所以测量液体粘度是需要恒温,这样才具有可比性。 3.粘度测定的误差有哪些? 答:温度,湿度,被测物质的均匀程度等。 4.乌氏粘度计的支管 B,C 有什么作用? 答:B 管是主件,用来做流动的,从而测得定向距离的流动时间;C 管用来连通空气,使 B 管里的 液体成为悬浮的,这样是减少湍流,让液体沿壁自由流动,从而精确度更高。这是乌比奥氏进步的 地方。 5.测定粘度实验中能否用两支粘度计?为什么? 答:不能,因为它们毛细管直径不一样,实验时结果也将不同。 八、实验总结 这次试验是成功的,但实验做的不够精密,以致有误差。 同组人员:李灿、李长福、刘军强

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