Höpplerův viskozimetr

            Höpplerův viskozimetr (obr. 1) patří mezi tzv. tělískové viskozimetry. U tohoto druhu viskozimetrů se viskozita určuje z rychlosti pádu tělíska (kuličky) v dané kapalině.

            Princip:

            Na kuličku padající v kapalině působí tři síly: tíha G, vztlak FA a odpor prostředí FS. Pro kuličku o hustotě rK a poloměru r platí:

                                   (Archimedova síla), kde

rV ...... hustota vzorku kapaliny,          
rK ...... hustota padající kuličky.
g ........ tíhové zrychlení

 

Pro odpor prostředí platí:

FS = 6phrv (Stokesova síla), kde

h........ dynamická viskozita vzorku                 v ....... rychlost pádu kuličky.

 

            Mezi ryskami viskozimetru se kulička pohybuje pohybem rovnoměrným přímočarým, podle 1. Newtonova zákona tedy platí

                                                                       G – FA – FS = 0.

Po dosazení:                                                   

odtud                                                             

            Provedeme-li experiment tak, že necháme při měření kuličku proběhnout vždy stejnou dráhu a měříme čas t, za který tuto dráhu urazí, dostaneme

                                                                      

Konstantu  nazýváme konstanta kuličky. Je tedy h = K (rK –rV )t.
Měření s tělískovým viskozimetrem využívá srovnávací metody, kdy je měřena doba pádu ku-ličky ve srovnávací kapalině (vodě) o známé viskozitě a v kapalině, jejíž viskozitu chceme sta-novit. Je tedy

            h1 = K.t1.(rK – rV1)                            h2 = K.t2.(rK – rV2),    odtud

 


                     a odtud plyne                    (1)

            Postup:

–        Zkontrolujeme, zda základní deska viskozimetru je umístěna vodorovně (vodováha na přístroji). Pokud ne, upravíme jeho polohu pomocí stavěcího šroubu na noze.

–        Ujistíme se, že viskozimetr je zaaretován. Odaretování se provádí vytažením šroubu se zářezem, aretuje se zasunutím zpět do kotvení.

–        Odšroubujeme horní uzávěr, čistou a suchou spádovou trubici zcela naplníme studovanou kapalinou a vložíme vhodnou kuličku (dle údajů výrobce). Viskozimetr uzavřeme horním uzávěrem (obr. 1). Přebytečná kapalina vyteče.

–        Změříme dobu, za kterou horní okraj kuličky spadne od horní rysky trubice viskozimetru k dolní. Pak viskozimetr odaretujeme, tělo viskozimetru otočíme o 180o kolem vodorovné osy a opět zaaretujeme. Opakujeme měření (celkem nejméně třikrát).

–        Viskozimetr otevřeme, jeho obsah vylejeme do kádinky (pozor na padající kuličku) a viskozimetr důkladně propláchneme srovnávací kapalinou o známé viskozitě (např. destilovanou vodou).

–        Trubici viskozimetru naplníme srovnávací kapalinou a měření opakujeme.

–        Po skončení práce vypustíme srovnávací kapalinu z viskozimetru. Pokud srovnávací kapalinou nebyla destilovaná voda, viskozimetr důkladně vypláchneme. Pak jej necháme otevřený vyschnout.

–        Podle údajů výrobce si zapíšeme hustotu použité kuličky.

–        Stanovíme hustotu vzorku.

–        Výpočet: podle vztahu (1).

Obr. 1: Höpplerův viskozimetr. Uzávěry (a), celkový pohled (b).         
                 a)                                                                                                                                                                                      

HD ......   horní deska

HU ......   horní uzávěr

KŠ ....... kotvení šroubu se zářezem

N .........   noha

PT .......   pryžové těsnění

R .........   horní, resp. spodní
                ryska na spádové trubici

SD ....... spodní deska

SŠ ........ stavěcí šroub

ST .......   spádová trubice

SU ....... spodní uzávěr

ŠS ........ šroubové spojení

ŠZ .......   šroub se zářezem

T .........   připojení termostatu

TK ....... těsnicí kroužek

V .........   vodováha

ZI ........   zátka I

ZII .......   zátka I

 

 

 

                b)

I