Реологічні властивості поліметисилоксану-100
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
, широке коліно якої закінчується внизу розширенням . Інше коліно складається з капіляра , що закінчується зверху кулькою , яка переходить у більш широку трубку . Під кулькою і над нею нанесені дві риски і , що виділяють певний обєм рідини, час витікання якого вимірюється в досліді.
Для виконання роботи прилад спочатку гарно промиваємо водою, а потім невеликою кількістю досліджуваної рідини. Після цього прилад закріплюють на штативі і опускають у посудину з водою так, що рівень води був вищий за верхню відмітку ; прилад за допомогою рівня повинен бути встановлений вертикально. У посудину опускається термометр .
Встановивши прилад, впускаємо за допомогою піпетки в широке коліно визначений, сталий при усіх дослідах обєм досліджуваної рідини. Далі обережно всмоктуємо рідину через гумову трубку , надіту на трубку і наповнюємо розширення вище мітки . Знімаємо грушу і спостерігаємо витікання рідини. Пускаємо відлік секундоміра в той момент, коли меніск проходить через мітку , а в мить, коли меніск проходить через мітку , зупиняємо секундомір.
Після цього проробляємо той же дослід з водою і для неї також визначаємо час витікання . Визначаємо температуру і густину . Знаючи густини рідин і і час витікання і , обчислюємо для рідин коефіцієнт вязкості за формулою
Коефіцієнт тертя для води знаходимо з таблиць.
2.2 Пікнометричний метод вимірювання густини
Густина рідини за звичай вимірюється за допомогою пікнометра.
Густина речовини, як правило, зменшується зі збільшенням температури і збільшується з підвищенням тиску. Залежність густини від температури виражається рівнянням
Для вимірювання густини рідин найчастіше використовують буйкові, вагові, гідростатичні і радіоізотопні прилади.
Існує велика кількість пікнометрів і їх використання визначається родом випробовуваної речовини, її кількістю, а також необхідною точністю вимірювань. Чим більша ємність пікнометра, тим менша похибка зважування; однак одночасно збільшується похибка, повязана з нерівномірністю температур в усій масі рідини. Найкращі результати отримують пікнометрами місткістю
Для визначення густини рідини пікнометром спочатку визначають його масу, а потім зважують пікнометр, заповнений послідовно дистильованою водою і досліджуваною рідиною. Перше і друге зважування дають можливість визначити місткість пікнометра, а перше і третє - масу досліджуваної речовини в обємі пікнометра. За цими даними визначають густину рідини.
Відносну густину досліджуваної рідини при , тобто відношення маси заданого обєму випробовуваної рідини при , обчислюємо за формулою
де - маса пікнометра з досліджуваною рідиною.
- маса порожнього пікнометра
- поправка на аеростатичні сили, що обчислюються за формулою
де - густина повітря при , , - обєм пікнометра.
2.3. Розрахунок похибок експериментальних вимірювань
Точність вимірювання пікнометром можна визначити за формулою
де - визначається за допомогою рідини з високою густиною.
Точність вимірювання густини в роботі складає
, %%
Перевага пікнометричного методу в тому, що він є безпосереднім методом вимірювання не лише густини, але й питомого обєму речовини.
Відносна похибка при вимірюванні оцінювалася за формулою
При таких умовах точність визначення динамічної вязкості складає
%%%%%
Таким чином, враховуючи всі фактори, що впливають на сумарну точність вимірювання вязкості, отримаємо
%
РОЗДІЛ ІІІ. РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ПМС-100
3.1 Характеристика обєкту дослідження
Фізичні властивості поліметилсилоксанових рідин безпосередньо повязані з особливостями будови молекул полімеру. Мала величина міжмолекулярних сил зумовлює порівняно з вуглеводнями близької молекулярної маси низьку температуру кипіння, малу вязкість і теплоту випаровування.
Поліметилсилоксанові рідини (ПМСР) - полімери лінійної структури, будова яких відповідає формулі
Індекс характеризує довжину відповідних полімерних ланцюгів (число мономерів у молекулі і, таким чином, визначають молекулярну масу). Як правило, чим більше , тим менш легка рідина, вища температура застигання, більша вязкість.
Для кремнійорганічних рідин характерна легкість обертання групи
відносно звязку кремній-кисень, у звязку з чим опір розкручуванню у силоксанових ланцюгів менший, ніж у жорстких вуглеводневих ланцюгів, навіть при низьких температурах.
Таким чином, підвищення температури полісилоксанових рідин не приводить до помітного зменшення їх вязкості, у той час як жорсткість вуглеводневих ланцюгів при нагріванні різко падає, чим пояснюється значне зниження вязкості останніх при підвищенні температури. При заміні метильного радикалу на водень температурний коефіцієнт вязкості полісилоксану зменшується, навпаки, введення етильних чи фенольних радикалів підвищує жорсткість ланцюгів, що веде до збільшення температурного коефіцієнта вязкості.
Молекулярна маса полімера для кожного типу поліорганосилоксанових рідин визначає їх основні фізичні властивості: густину, вязкість, температуру кипіння та ін. Молекулярна маса поліметилсилоксанових рідин середньої вязкості лежить у межах .