3. Методы определения вязкости

Предложено много конструкций приборов для измерения вязкости жидкостей (вискозиметров). В зависимости от области применения они могут быть разделены на: вискозиметры для жидкостей с малой и средней вязкостью, вискозиметры для высоковязких жидкостей, приборы, с помощью которых можно вместе с вязкостью определять предельное напряжение сдвига и другие показатели механических свойств дисперсных систем. Последние приборы называются пластометрами, эластовискозиметрами или пластовискозиметрами.

Кроме того, существует еще много специальных вискозиметров. По принципу действия наиболее распространенные вискозиметры делятся на капиллярные, ротационные и вискозиметры с падающим шариком.

Использование капиллярных вискозиметров основано на уравнении Пуазейля (5). Основная деталь этих вискозиметров – тонкая трубка – капилляр, через которую протекает исследуемая жидкость. Разность давлений ( ) на концах капилляра чаще всего обеспечивается силой тяжести самой жидкости, но в случае жидкостей повышенной вязкости разность давлений ( ) создается за счет внешних устройств. Наиболее известные вискозиметры (Оствальда, Убеллоде, Оствальда-Пинкевича и др.) представляют собой - образную трубку, в одно из колен которой впаян капилляр. Общий вид вискозиметра Оствальда ВПЖ-2 приведен на рис.6.

Рис.6. Вискозиметр капиллярный стеклянный ВПЖ-2

Разность давлений ( ), которая обеспечивает истечение жидкости через капилляр вискозиметр, равна:

, (11)

где – разность высоты уровней жидкости между метками М₁ и М₂ вискозиметра, – плотность раствора, – ускорение свободно падения.

Объемная скорость истечения жидкости через капилляр ( ) равна:

, (12)

где – объем жидкости от отметки до метки ,

– время истечения жидкости этого объема, с.

Тогда из уравнения (5) подставив (11) и (12) получаем:

, мм²/с (13)

где , т.е. постоянная для данного вискозиметра величина.

Для вискозиметра заводского номера №394 К=0,003275 мм²/с²,

а для № 447 К=0,003250 мм²/с².

Перед определением вязкости жидкости вискозиметр должен быть тщательно вымыт растворителем (бензин, ацетон или спирт) и высушен. Затем промывают дистиллированной водой и сушат. Для измерения времени течения жидкости на отводную трубку (3) надевают резиновый шланг. Затем зажав пальцем колено (2) и перевернув вискозиметр, опускают колено (1) в сосуд с исследуемой жидкостью и засасывают ее с помощью груши или иным способом до отметки М₂ , обеспечивая отсутствие пузырьков воздуха. При достижении уровня М₂, вискозиметр вынимают из сосуда с исследуемым раствором и быстро переворачивают в исходное состояние. На колено 1 одевают резиновую трубку. Вискозиметр помещают в термостат так, чтобы расширение 5 было ниже уровня жидкости (рис.7).

Рис.7. Схема установки для определения вязкости раствора

После выдержки в термостате не менее 10 мин при заданной температуре засасывают жидкость в колено (5) до одной трети высоты. Сообщают колено (1) с атмосферой и определяют время опускания мениска жидкости от отметки М₁ до отметки М₂. Вязкость вычисляется по формуле (13) по среднему времени истечения жидкости.