Kugelfallviskosimeter - auf Matthias-Draeger.info
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5 VERSUCHSDURCHFÜHRUNG4 Geräte und MaterialienFür den Versuch verwendeten wir folgende Geräte:• Thermometer• Lineal• Stoppuhr• Messzylinder mit ungefähr 1030ml Rizinusöl• Gerät zum Messen der KugeldurchmesserGegeben waren außerdem Stahlkugeln mit verschiedenen Durchmessern. Die Durchmesser der Kugelnsehen wie folgt aus, wobei der Messfehler vom Gerät vorgegeben wurde: c Die Dichte der StahlkugelnKugel Durchmesser RadiusA d A = (0, 95 ± 0, 01)mm r A = (0, 475 ± 0, 005)mmB d B = (1, 53 ± 0, 01)mm r B = (0, 765 ± 0, 005)mmC d C = (2, 8 ± 0, 01)mm r C = (1, 4 ± 0, 005)mm0 d 0 = (2, 1 ± 0, 01)mm r 0 = (1, 05 ± 0, 005)mmTabelle 1: Durchmesser der Kugelnund des Rizinusöls haben wir dem Platzskript entnommen:Stahlkugeln : ρ K = (7, 81 ± 0, 02) · 10 3 kgm 3Rizinusöl : ρÖl = (0, 975 ± 0, 005) · 10 3 kgm 3Die Fallstrecke jeder Kugel beläuft sich auf ca. 35,3cm (siehe Versuchsaufbau):Fallstrecke : s = (35, 3 ± 0, 1)cm = (0, 353 ± 0, 001)m5 VersuchsdurchführungBevor wir den Versuch starteten, haben wir zunächst alle Kugeln gereinigt. Wir haben nun die ersteKugel (mit dem größten Durchmesser) in den Messzylinder fallen gelassen und die Zeit zwischenEintritt im Rizinusöl bis zur Berührung des Bodens gestoppt. Hierbei entsteht bereits ein Fehler(aufgrund der Reaktionsgeschwindigkeit), den wir mit je 0,1s festgelegt haben, d.h. der Gesamtfehlerist 0,2s, da wir zweimal die Zeit stoppen. Beim Eintritt der Kugel ins Rizinusöl haben wir außerdemdie aktuelle Temperatur bestimmt. Aufgrund der schlechten Sicht räumen wir hier einen Fehler von0,2 ◦ C ein.FallzeitTemperatur∆t = ±0, 2s∆T = ±0, 2 ◦ CTabelle 2: Messfehler im ÜberblickWir haben jede Versuchsreihe zehnmal durchgeführt in einem Zeitraum von ungefähr 1,5 Stunden. Dienachfolgende Tabelle ist nach dem Durchmesser der Kugeln (die Kleinste steht links) geordnet, dietatsächliche Reihenfolge war jedoch Kugel C, Kugel 0, Kugel B und Kugel A. Die Messwerte, die mit4
6 AUSWERTUNGeinem Stern (*) marktiert sind, sind verfälschte Messwerte, da die jeweilige Kugel versehentlich amThermometer langerutscht ist, womit die Fallgeschwindigkeit verlangsamt wurde. Ein weiteres Mankoist, dass das Fenster im Labor während der 9.Versuchsreihe geöffnet war, wodurch sich die Temperaturdes Rezinusöls kaum noch verändert hat.NrKugel A Kugel B Kugel 0 Kugel Ct in s T in ◦ C T in K t in s T in ◦ C T in K t in s T in ◦ C T in K t in s T in ◦ C T in K1 237 8,4 281,55 105 8,0 281,15 71 7,8 280,95 47 7,4 280,552 199 10,1 283,25 87,5 9,8 282,95 56,5 9,5 282,65 39 9,0 282,153 182 11,2 284,35 77,5 10,9 284,05 49,8 10,7 283,85 34 10,5 283,654 170 12,3 285,45 72,5 12 285.15 46,5 11,8 284,95 32 11,5 284,655 155 13,1 286,25 87,5* 12,9 286,05 42,5 12,8 285,95 28,5 12,5 285,656 145 13,9 287,05 88,5* 13,6 286,75 40,5 13,5 286,65 27,7 13,3 286,457 139 14,8 287,95 58 14,5 287,65 41,5 14,3 287,45 25,5 14,1 287,258 133 15,8 288,95 55 15,3 288,45 59,0* 15,1 288,25 27,5* 14,9 288,059 125,7 16,2 289,35 52 16,1 289,25 34 16,1 289,25 22,5 16,1 289,2510 121 16,5 289,65 50,8 16,4 289,55 32 16,3 289,45 21,5 16,2 289,35* Messwert verfälscht, da die Kugel das Thermometer gestreift hat.Tabelle 3: Messwerte aus unserer Versuchsdurchführung6 AuswertungAufgabe 1Wir haben nun die Werte in das einfachlogarithmische Papier eingetragen und daraus die Fallzeit bei20 ◦ C bzw. 293,15K für die Kugel mit dem Radius r 0 extrapoliert (entspricht 3,41 10 −3 K −1 ). Die nunabgelesene Fallzeit bei 20 ◦ C beträgt t 0 = 24, 5 ± 0, 2s.Es folgt ein Überblick über die gegebenen bzw. ermittelten Werte:r 0 = 1, 05mm = 0, 00105mt 0 = 24, 5ss = 35, 3cm = 0, 353mg = 9, 81 m s 2ρ K = 7, 81 · 10 3 kgm 3ρ Fl = 0, 975 · 10 3 kgm 3Um die Viskosität zu bestimmen, setzen wir alle Werte in (10) ein:η 20 ◦ C = 2 9 · r2 · ts· (ρ K − ρ Fl ) · gη 20 ◦ C = 2 9 · 0, 001052 m 2 · 24, 5s0, 353mη 20 ◦ C ≈ 1, 140 kgm · s· (7, 81 · 10 3 kgkg− 0, 975 · 103m3 m 3 ) · 9, 81m s 25
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- Seite 3: 3 VERSUCHSAUFBAU2 Aufgaben1. (Visko
- Seite 7 und 8: 6 AUSWERTUNGNun nutzen wir (11), um
5 VERSUCHSDURCHFÜHRUNG4 Geräte und MaterialienFür den Versuch verwendeten wir folgende Geräte:• Thermometer• Lineal• Stoppuhr• Messzylinder mit ungefähr 1030ml Rizinusöl• Gerät zum Messen der KugeldurchmesserGegeben waren außerdem Stahlkugeln mit verschiedenen Durchmessern. Die Durchmesser der Kugelnsehen wie folgt aus, wobei der Messfehler vom Gerät vorgegeben wurde: c Die Dichte der StahlkugelnKugel Durchmesser RadiusA d A = (0, 95 ± 0, 01)mm r A = (0, 475 ± 0, 005)mmB d B = (1, 53 ± 0, 01)mm r B = (0, 765 ± 0, 005)mmC d C = (2, 8 ± 0, 01)mm r C = (1, 4 ± 0, 005)mm0 d 0 = (2, 1 ± 0, 01)mm r 0 = (1, 05 ± 0, 005)mmTabelle 1: Durchmesser der Kugelnund des Rizinusöls haben wir dem Platzskript entnommen:Stahlkugeln : ρ K = (7, 81 ± 0, 02) · 10 3 kgm 3Rizinusöl : ρÖl = (0, 975 ± 0, 005) · 10 3 kgm 3Die Fallstrecke jeder Kugel beläuft sich <strong>auf</strong> ca. 35,3cm (siehe Versuchs<strong>auf</strong>bau):Fallstrecke : s = (35, 3 ± 0, 1)cm = (0, 353 ± 0, 001)m5 VersuchsdurchführungBevor wir den Versuch starteten, haben wir zunächst alle Kugeln gereinigt. Wir haben nun die ersteKugel (mit dem größten Durchmesser) in den Messzylinder fallen gelassen und die Zeit zwischenEintritt im Rizinusöl bis zur Berührung des Bodens gestoppt. Hierbei entsteht bereits ein Fehler(<strong>auf</strong>grund der Reaktionsgeschwindigkeit), den wir mit je 0,1s festgelegt haben, d.h. der Gesamtfehlerist 0,2s, da wir zweimal die Zeit stoppen. Beim Eintritt der Kugel ins Rizinusöl haben wir außerdemdie aktuelle Temperatur bestimmt. Aufgrund der schlechten Sicht räumen wir hier einen Fehler von0,2 ◦ C ein.FallzeitTemperatur∆t = ±0, 2s∆T = ±0, 2 ◦ CTabelle 2: Messfehler im ÜberblickWir haben jede Versuchsreihe zehnmal durchgeführt in einem Zeitraum von ungefähr 1,5 Stunden. Dienachfolgende Tabelle ist nach dem Durchmesser der Kugeln (die Kleinste steht links) geordnet, dietatsächliche Reihenfolge war jedoch Kugel C, Kugel 0, Kugel B und Kugel A. Die Messwerte, die mit4
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