POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 5 POMIAR WZGLĘDNEJ LEPKOŚCI CIECZY PRZY UŻYCIU

Transkrypt

1 POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI Ćwiczenie 5 POMIAR WZGLĘDNEJ LEPKOŚCI CIECZY PRZY UŻYCIU WISKOZYMETRU KAPILARNEGO

2 I. WSTĘP TEORETYCZNY Ciecze pod względem struktury i właściwości zajmują miejsce pośrednie między ciałami stałymi i gazami z tym, że bardziej zbliżone są do ciał stałych. Gęstość cieczy, ściśliwość, ciepło molowe nie różnią się znacznie od ciał stałych. Przy wprowadzeniu cieczy w ruch pojawia się pewna właściwość cieczy zwana lepkością. Lepkość jest taką własnością cieczy, która charakteryzuje jej opór podczas płynięcia wywołanego siłami zewnętrznymi. Niekiedy zjawisko to nazywa się tarciem wewnętrznym. W ciałach stałych tarcie wewnętrzne jest oporem przeciwko powstawania odkształceń stycznych. Właściwość ta mierzona jest ilościowo współczynnikiem lepkości ( lub w skrócie lepkością). Współczynnik lepkości jest liczbowo równy wartości siły stycznej F, która przyłożona do jednostkowej powierzchni przesuwanej warstwy S utrzymuje w tej warstwie przepływ laminarny ze stałym jednostkowym gradientem prędkości d warstw : dx dx S ν 2 ν 1 F. d S dx Lepkość odgrywa znaczącą rolę w procesie uwalniania leków z ich postaci i tym samym wpływa na szybkość ich wchłaniania. Ogólnie rzecz biorąc można powiedzieć, że ze wzrostem lepkości zmniejsza się zarówno szybkość uwalniania leków z ich postaci, jak i szybkość ich wchłaniania. To zwolnienie procesu wchłaniania leków może równocześnie prowadzić do wzrostu toksyczności leków, ponieważ na skutek przedłużenia czasu przebywania leku w miejscu jego podania zwiększa się ilość wchłoniętej substancji leczniczej.

3 II. OPIS BUDOWY STANOWISKA Współczynnik lepkości cieczy mierzy się tzw. wiskozymetrami (rys.2.). Działanie wiskozymetrów kapilarnych oparte jest na prawie Poiseuille a, które mówi o tym, że objętość cieczy V przepływającej laminarnie w czasie t przez poprzeczny przekrój kapilary o promieniu r i długości l, na której końcach panuje różnica ciśnień Δp, określona jest zależnością: V t r 4 p. 8l rurka szklana zbiornik P kapilara zbiornik Z Rys.2. Schemat wiskozymetru kapilarnego 2

4 III. PRZEBIEG ĆWICZENIA A. Pomiar lepkości cieczy wzorcowej 1. Należy zbiornik pomiarowy P wiskozymetru napełnić cieczą wzorcową. 2. Zmierzyć czas wypływu cieczy ze zbiornika P do zbiornika Z. 3. Pomiar powtórzyć 5 cio krotnie. 4. Wyliczyć wartość średnią czasu t o wypływu dla cieczy wzorcowej. B. Pomiar względnej lepkości cieczy badanej 1.Napełnić wiskozymetr tą samą ilością badanej cieczy, jak w przypadku cieczy wzorcowej. 2. Zmierzyć czas wypływu cieczy ze zbiornika. 3. Pomiar powtórzyć 5 cio krotnie. 5. Wyliczyć wartość średnią czasu t wypływu dla cieczy badanej. 6. Obliczyć względny współczynnik lepkości korzystając ze wzoru t o t o o ρ gęstość cieczy badanej, ρ o gęstość cieczy wzorcowej Wartości gęstości należy odczytać z tablic. 7. Obliczyć bezwzględny współczynnik lepkości korzystając z powyższego wzoru, w którym η -bezwzględny współczynnik lepkości, η o - współczynnik lepkości cieczy wzorcowej Współczynnik lepkości cieczy wzorcowej trzeba odczytać z tablic. 8. Wyniki pomiarów przedstawić w tabeli. 3

5 czas wypływu [min] ciecz wzorcowa ciecz badana średni czas wypływu [min] gęstość cieczy odczytana z tablic [g/cm 3 ] współczynnik lepkości N 2 m s IV. SPRAWOZDANIE POWINNO ZAWIERAĆ 1. Krótki wstęp teoretyczny. 2. Cel przeprowadzonego ćwiczenia. 3. Objaśnienie symboli stosowanych w sprawozdaniu. 4. Tabelę z wartościami wielkości mierzonych. 5. Obliczone współczynniki z podstawieniem odpowiednich wartości. 6. Obliczone wartości współczynników porównać z wartościami zamieszczonymi w tablicach fizycznych. 7. Dyskusję i wnioski. V. PYTANIA KONTROLNE 1. Definicja lepkości. 2. Wymienić rodzaje współczynnika lepkości. 3. Budowa i zasada działania wiskozymetru. 4. Rodzaje wiskozymetrów. 5. Zależność współczynnika lepkości od temperatury. 4

6 LITERATURA 1. Z. Jóźwiak: G. Bartosz: Ćwiczenia z podstaw fizyki i biofizyki dla biologów; Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź R. Respondowski: Laboratorium z fizyki; Politechnika Śląska, Gliwice J. Karniewicz. T. Sokołowski: Podstawy fizyki laboratoryjnej; Politechnika Łódzka, Łódź A. Danek: Chemia fizyczna, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa