Procedura de determinare a proprietăților fizice ale unui lichid pe standul hidrostatic Cussons

Lucrarea urmăreşte stabilirea unui algoritm experimental care să permită în final obţinerea valorilor (cu un suficient grad de încredere, deocamdată didactică), vâscozităţilor (în ambele formulări, dinamică şi cinematică), pentru un lichid cu proprietăţi fizice necunoscute.

Derularea experimentului are două etape:

- determinarea densităţii (masă specifică) ρlichid

- determinarea vâscozităţii cinematice şi dinamice

Structura lucrării

1. Alegerea principiului de determinare a proprietăţilor.

2. Prelucrarea statistică a datelor experimentale şi de calcul

3. Etapa I. Determinarea densităţii

Principiul fizic

Descrierea etapei I

Relaţii de prelucrare a datelor experimentale (culese)

4. Etapa II.1. Determinarea vâscozităţii cu vâscozimetrul Oswald.

Principiul fizic

Descrierea şi ordinea operaţiilor etapei II.1.

Relaţii de prelucrare a datelor culese

Sau

Etapa II.2. Determinarea vâscozităţii prin metoda sferei căzătoare

Principiul fizic

Descrierea şi ordinea operaţiilor etapei II.2.

Relaţii de prelucrare a datelor culese

5. Teste pe uleiul de motor moto [Repsol Moto 4T sintetic – 10W40] Date experimentale şi de calcul

6. Comparaţii şi concluzii finale

1. Alegerea principiului de determinare a proprietăţilor

După testele preliminare, având în vedere timpul de derulare a experimentului, exigenţele pedagogice şi dificultăţile de prelucrare a datelor experimentale, toate raportate la durata şedinţei didactice de laborator şi numărul de participanţi la lucrare, am decis:

pentru Etapa I, - determinarea densităţii cu ajutorul tubului Hare

pentru Etapa II, - determinarea vâscozităţii cu vâscozimetrul Oswald sau - determinarea vâscozităţii cu sfera în cădere liberă în

lichidul studiat

Încercările se fac pe standul hidrostatic CUSSONS din dotarea catedrei de Termodinamică şi Mecanica Fluidelor, Facultatea de Mecanică, Universitatea TRANSILVANIA Braşov (fig 1)

2. Prelucrarea statistică a datelor experimentale şi de calcul

Încercările noastre se referă la un singur parametru de măsurare (mărime) în condiţii cvasiidentice. Se constată, fie că e vorba de lungimi, fie că e vorba despre timpi, o anume dispersie a valorilor citite şi asta cu atât mai mult cu cât vom face lecturi repetate de către persoane diferite.

Pentru a stabili un interval de eroare în care se poate afla parametrul măsurat sau calculat, propunem o metodă moderată de prelucrare statistică a datelor.

- se execută cel puţin 8-10 măsurări repetate (se recomandă n=nr de măsurători, cât mai mare)

- se calculează valoarea medie (media aritmetică)

- se determină eroarea medie pătratică a mediei

eroarea medie pătratică (eroare standard)

eroarea medie pătratică a mediei, unde n este numărul de măsurări efectuate.

- se alege nivelul de încredere (în absenţa altei indicaţii se recomandă P=0,95)

- se extrage din tabelul de mai jos parametrul de distribuţie Student, valoarea t(n, P).

nP 0,683 0,900 0,95 0,955 0,99 0,997 0,999

2 1,83 6,31 12,71 13,97 63,66 387,02 636,62

3 1,32 2,92 4,30 4,53 9,92 19,21 31,60

4 1,20 2,35 3,18 3,31 5,84 9,22 12,94

5 1,14 2,13 2,78 2,87 4,60 6,62 8,61

6 1,11 2,02 2,57 2,65 4,03 5,51 6,86

7 1,09 1,91 2,45 2,52 3,71 4,90 5,90

8 1,08 1,90 2,36 2,43 3,50 4,53 5,41

9 1,07 1,86 2,31 2,38 3,3 4,28 5,04

10 1,06 1,83 2,26 2,33 3,25 4,09 4,78

11 1,05 1,81 2,23 2,30 3,17 3,96 4,59

12 1,05 1,79 2,20 2,27 3,11 3,86 4,44

13 1,04 1,78 2,18 2,24 3,05 3,77 4,32

14 1,04 1,77 2,16 2,22 3,01 3,71 4,22

15 1,04 1,76 2,14 2,20 2,98 3,64 4,14

16 1,03 1,75 2,13 2,18 2,95 3,59 4,07

17 1,03 1,74 2,12 2,17 2,92 3,54 4,01

18 1,03 1,74 2,11 2,16 2,90 3,51 3,96

19 1,03 1,73 2,10 2,15 2,88 3,48 3,92

20 1,03 1,73 2,09 2,14 2,86 3,45 3,88

∞ 1,00 1,64 1,96 2,00 2,58 3,00 3,29

- se oferă rezultatul sub forma

3. Etapa I

Determinarea densităţii (masei specifice) unui lichid prin metoda tubului Hare

Principiul fizic

Descrierea instalaţiei şi succesiunea operaţiilor

Tubul Hare este asemănător unui piezometru direct cu tub U, având în partea superioară o priză de conectare la pistolul de vid (minipompa de vidare) Fig 2

Cele două braţe coboară în câte un pahar ce conţine lichidul de densitate necunoscută x şi respectiv apă distilată

Atenţie Ambele pahare se aşează pe o suprafaţă absolut orizontală, (se verifică cu o nivelă cu bulă de aer) în caz contrar se reglează orizontalitatea mesei (standului).

Capetele moi ale tubului sunt scufundate în lichide.

- cu pistolul de vid se realizează depresiune în partea superioară, cele două lichide urcând inegal pe cele două braţe

- se completează lichidul în recipienţii de bază în aşa fel încât nivelul în ambele vase să fie acelaşi şi capetele furtunelor (capetele moi) imersate în lichid

- se face lectura înălţimilor ambelor coloane

- operaţia se repetă (începând de la realizarea depresiunii) de către o altă echipă formată din doi studenţi până la epuizarea efectivului grupei

- cele 10-15 măsurători se înscriu în tabel, se prelucrează cu relaţiile specifice şi cele statistice