ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA LÝ – CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU LỚP L05 NHÓM 03 HỌC KỲ 222 NGÀY NỘP 05/04/2023 Giảng viên hướng d[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HĨA LÝ – CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU LỚP: L05 - NHÓM: 03 - HỌC KỲ: 222 NGÀY NỘP: 05/04/2023 Giảng viên hướng dẫn: ThS Bùi Thị Thảo Nguyên STT HỌ VÀ TÊN MSSV Nguyễn Văn Thắng 2114838 Nguyễn Lương Nhân 2114265 Huỳnh Nhật Trường 2112553 Đặng Quang Giang 2113246 Nguyễn Quốc Đạt 2113142 Phạm Minh Nguyên 2114241 Nguyễn Ung Tấn Hải 2113299 Nguyễn Tấn Thịnh 2014602 Thành phố Hồ Chí Minh – 2023 MỤC LỤC BÀI SỐ 1: THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ NHỚT I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: II CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Định nghĩa .4 Cơ sở lý thuyết nguyên tắc: Cơng thức tính: .5 III THỰC NGHIỆM: Dụng cụ thí nghiệm quy trình thí nghiệm: Kết thí nghiệm: IV BIỆN LUẬN KẾT QUẢ .10 Vẽ đồ thị 10 Nhận xét: .10 V TÀI LIỆU THAM KHẢO: 11 BÀI SỐ 2: HẤP PHỤ TRÊN RANH GIỚI LỎNG – RẮN 11 I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: 11 II CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 11 Định nghĩa .11 Cơ sở lý thuyết: .12 Công thức: .12 Sự hấp phụ phân tử chịu ảnh hưởng yếu tố sau: 13 4.1 Ảnh hưởng dung môi 13 4.2 Ảnh hưởng tính chất chất hấp phụ .14 4.3 Ảnh hưởng chất bị hấp phụ 14 4.4 Ảnh hưởng thời gian, nhiệt độ nồng độ 15 Tính chất: 16 III THỰC NGHIỆM: 19 Dụng cụ - Hoá chất: 19 1.1 Dụng cụ 19 1.2 Hóa chất: .20 2 Cách tiến hành 20 Kết 21 3.1 Kết thô 21 3.2 Hình ảnh minh hoa thí nghiệm: 22 3.3 Kết tính: .23 IV BIỆN LUẬN KẾT QUẢ .24 Đồ thị ln(Γ) theo lnC: 24 Đồ thị C/Γ theo C 25 Tính bề mặt riêng than hoạt tính 26 Nhận xét 26 IV TÀI LIỆU THAM KHẢO: 27 BÀI SỐ 3: NHIỆT PHẢN ỨNG .27 I YÊU CẦU SINH VIÊN: 27 II CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 27 Nhiệt hòa tan: 27 Xác định hiệu ứng nhiệt nhiệt lượng kế (NLK) .27 III THỰC NGHIỆM: 29 Dụng cụ hố chất thí nghiệm: 29 Cách tiến hành 30 IV KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ NHẬN XÉT: .31 Kết thí nghiệm: .31 Nhận xét: .34 Kết luận 35 BÀI SỐ 1: THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ NHỚT MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM I Giúp sinh viên thực hành tạo phương pháp đo độ nhớt dung dịch dụng cụ cốc đo nhớt Từ đó, hiểu rõ khái niệm độ nhớt xác định độ nhớt động học dụng dịch thí nghiệm thực II CƠ SỞ LÍ THUYẾT Định nghĩa Độ nhớt định nghĩa tương tác phần tử với môi trường chất lỏng Mỗi chất lỏng có cấu tạo số lượng phân tử khác nên số nhớt loại chất lỏng khác Độ nhớt động học kí hiệu υ số đo lực cản chảy chất lỏng tác dụng trọng lực Trong hệ CGS, độ nhớt động học biểu thị Stock (St) 1St = 1cm2/s Trong thực tế người ta dùng đơn vị centi Stock (cSt): 1cSt = 1mm2/s Cốc đo độ nhớt làm cho chất lỏng chảy qua lỗ chảy, phương pháp thường dùng để đo phân loại độ nhớt tương đối.Cốc FORD sử dụng đơn giản Được làm chất liệu hợp kim nhôm, lỗ cốc làm thép không gỉ Cốc dùng để đo độ nhớt sơn, vecni sản phẩm tương tự Giá trị độ nhớt thường biểu thị giây sau dịng chảy kết thúc, chuyển đổi thành centistokes công thức chuyển đổi độ nhớt Cơ sở lý thuyết nguyên tắc Một chất lỏng đồng cố hình trụ có chiều dài l, tiết diện s, bán kính r chênh lệch áp suất hai đầu (p = P1 -P2), khối chất lỏng chịu tác dụng lực F=s.p Dưới tác dụng lực F, chất lỏng cố chuyển động, chảy nhớt theo hướng Do lớp khác chảy với vận tốc khác nên xuất lực nội ma sát lớp với Theo Newton, lực ma sát xác định bởi: Fms = ƞ S dv dx Trong đó: S: Diện tích bề mặt chất lỏng Ƞ: Hệ số tỷ lệ, gọi độ nhớt ( độ nhớt tuyệt đối ), đặc trung cho lực nội ma sát, cản trở chuyển động tương đối lớp chất lỏng, phụ thuộc vào chất chất lỏng nhiệt độ dv : Gradient vận tốc theo phương x dx Đơn vị đo độ nhớt N.S/m2 hay dyne.s/cm2 ( gọi poise, ký hiệu p ) Thường dung centipoise (cP) Trong kỹ thuật sử dụng độ nhớt động học (kinematics viscosity) đo đơn vị cm2/s hay stock (ký hiệu St) Dung dịch hợp chất cao phân tử đặc trưng giá trị độ nhớt Giá trị cao nồng độ dung dịch thấp Khi dung dịch chảy theo dòng, hệ số nhớt thường thay đổi cá áp lực gây dòng chảy khác tan nồng độ polymer hoà tan tang lên Cơng thức tính V = k.(t - c) Trong đó: V: Độ nhớt động học (cSt) T: Thời gian chảy k,c: Hằng số tương ứng (k = 1,44 c = 18) cách chuyển đổi centipoise (cP) sang centistock (cSt): cSt = cP tỷ trọng Lưu ý: Để đạt liệu xác, thời gian chảy ohari đo nhiều lần lấy giá trị trung bình để tính III THỰC NGHIỆM: Dụng cụ thí nghiệm quy trình thí nghiệm: Thiết bị đo: Cốc đo độ nhớt Hóa chất dụng cụ: Cốc đo độ nhớt: Becher 100ml: Dầu nhớt thép HK Polyvinylalcohol (lọ 500 gr): lọ Tiến hành thí nghiệm: Cách xác định độ nhớt theo đơn vị Centistokes: - Độ nhớt tính theo cách đổ đầy mẫu cần đo vào cốc đo, mẫu chảy qua lỗ nhỏ đáy, lần đo lấy 100ml, đường kính lỗ chảy 2.53mm (cốc độ nhớt Ford) - Sử dụng đồng hồ để tính thời gian từ lúc mẫu đầy đến chảy hết - Tương ứng với cốc đo độ nhớt, đường kính lỗ thời gian, ghi nhận lại kết quả, sau tra bảng độ nhớt để tìm độ nhớt mẫu đo - Mỗi lần đo phải tráng nhớt kế dung dịch lần trước đo Dung dịch cần đo độ nhớt: Dầu nhớt thép với độ nhớt 32, 64 cst đo nhiệt độ phịng thí nghiệm (28oC) Dung dịch PVA pha loãng nước theo nồng độ 4g - 8g 12g/100ml đun lên 90oC khuấy từ khoảng thời gian tiếng đến tiếng trước tiến hành đo độ nhớt Sau đo độ nhớt, tiến hành tính tốn khối lượng riêng dầu nhớt mẫu PVA nồng độ khác (Sinh viên cần cân khối lượng 100ml mẫu đo trước tiến hành đo độ nhớt) tra bảng ghi nhận kết độ nhớt vào phần báo cáo Lưu ý: đo lần cho mẫu, lấy giá trị trung bình Kết thí nghiệm: Lần 1: Mẫu dầu nhớt: STT Đường kính lỗ chảy Φ (mm) Thời gian chảy t(s) Độ nhớt động học υ (cst) 310 420.28 218 288 Dầu nhớt 2.53 mm Dầu nhớt Mẫu PVA: STT Nồng độ PVA 2g/125 ml PVA 4g/125 ml Đường kính lỗ chảy Φ (mm) 2.53 mm Thời gian chảy t(s) Độ nhớt động học υ (cst) 40 31.68 56 54.72 PVA 6g/125 ml 146 184.32 Lần 2: Mẫu dầu nhớt: STT Đường kính lỗ chảy Φ (mm) Thời gian chảy t(s) Độ nhớt động học υ (cst) 314 426.24 219 289.44 Thời gian chảy t(s) Độ nhớt động học υ (cst) 40 31.68 56 54.72 150 190.08 Dầu nhớt 2.53 mm Dầu nhớt Mẫu PVA: STT Nồng độ PVA 2g/125 ml PVA 4g/125 ml PVA 6g/125 ml Đường kính lỗ chảy Φ (mm) 2.53 mm Lần 3: Mẫu dầu nhớt: Đường kính lỗ chảy Φ STT (mm) Dầu nhớt 2.53 mm Dầu nhớt Thời gian chảy t(s) Độ nhớt động học υ (cst) 317 430.56 219 289.44 Mẫu PVA: STT Nồng độ PVA 2g/125 ml PVA 4g/125 ml PVA 6g/125 ml Đường kính lỗ chảy Φ (mm) 2.53 mm Thời gian chảy t(s) Độ nhớt động học υ (cst) 40 31.68 56 54.72 141 191.52 Dầu nhớt 1: Thời gian chảy t trung bình dầu nhớt 1: (310 + 314 + 317)/3 = 313.67± 2.44 (s) Độ nhớt động học trung bình mẫu dầu nhớt là: (420.28 + 426.24 + 430.56)/3 = 425.69 ± 3.61 (cst) Dầu nhớt 2: Thời gian chảy t trung bình dầu nhớt 2: (218 + 219 + 219) = 218.67 ± 0.44 (s) Độ nhớt động học trung bình mẫu dầu nhớt là: (288 + 289.44 + 289.44) = 288.96 ± 0.64 (cst) PVA (2g/125 ml) Thời gian chảy t trung bình: (40 + 40 + 40)/3 = 40 ± 0.00 (s) Độ nhớt động học trung bình mẫu PVA 1: (31.68 + 31.68 + 31.68)/3 = 31.68 ± 0.00 (cst) PVA (4g/125 ml) Thời gian chảy t trung bình: (56 + 56 + 56)/3 = 56 ± 0.00 (s) Độ nhớt động học trung bình mẫu PVA 2: (54.72 + 54.72 + 54.72)/3 = 54.72 ± 0.00 (cst) PVA (6g/125 ml) Thời gian chảy t trung bình: (146 + 150 + 141)/3 = 145.67 ± 3.11 (s) Độ nhớt động học trung bình mẫu PVA 3: (184.64 + 190.08 + 191.52)/3 = 188.64 ± 2.8 (cst) Khối lượng riêng mẫu PVA III BIỆN LUẬN KẾT QUẢ Vẽ đồ thị GIÁ TRỊ ĐỘ NHỚT THỜI GIAN ĐO 425.69 450 400 350 288.96 υ (cst) 300 250 188.64 200 150 100 54.72 31.68 50 0 50 100 150 200 250 300 350 Thời gian (s) Nhận xét - Nhận xét chung: Thời gian chảy trung bình độ nhớt động học hai đại lượng tỷ lệ thuận với Thời gian chảy trung bình nhanh độ nhớt động học nhỏ ngược lại -Đối với mẫu PVA: Độ nhớt động học có giá trị tăng dần khối lượng riêng mẫu PVA giảm Khi khối lượng riêng giảm thời gian chảy tăng dẫn đến độ nhớt động lực động học tăng Đồng thời độ nhớt động học tăng phân tử dung dịch dao động , cọ xát lực hút phân tử tăng lên, tạo lực ma sát bên lớn -Đối với mẫu nhớt: Độ nhớt động học đo sai lệch lớn so với độ nhớt chuẩn mẫu Sự sai lệch xảy nguyên nhân sau: + Chọn nhớt kế có số c khơng xác + Thao tác đo thời gian khơng chuẩn + Tráng nhớt kế chưa sạch, có bọt khí nhớt kế + Sai lệch nhiệt độ áp suất thí nghiệm làm thay đổi đặc điểm lưu biến mẫu V TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Hạnh (2010) Thí nghiệm hóa lý NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh BÀI SỐ 2: HẤP PHỤ TRÊN RANH GIỚI LỎNG – RẮN I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: Khảo sát hấp phụ acid acetic dung dịch than hoạt tính thiết lập đường đẳng nhiệt hấp phụ tương ứng Cung cấp nhũng kiến thức chung phương pháp xác định độ hấp phụ ranh giới lỏng - rắn II CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Định nghĩa: Hấp phụ tượng có chất (dạng phân tử, nguyên tử hay ion) tập trung, chất chứa bề mặt phân chia pha (Khí/rắn, lỏng/rắn,…) Trong trường hợp chất hấp phụ rắn, thường chất có bề mặt riêng (tổng diện tích 1g chất rắn) lớn Các chất hấp phụ thường có tổng diện tích bề mặt 10 – 1000 m2/g điển hình như; than hoạt tính, silicagel (SiO 2), alumin (Al2O3), zeolite,… Trong hấp thụ chất bề mặt chấp hấp phụ rắn, nguyên nhân chủ yếu hấp phụ lượng dư bề mặt ranh giới phân chia pha rắn 10 từ dung dịch NaOH ghi nhận thể tích dung dịch NaOH dung dịch beaker có màu hồng ổn định lắc không bị trở không màu) Với bình 4, định phân lần, lần 10 ml nước qua lọc Với bình định phân lần, lần 20 ml nước qua lọc Kết quả: 3.1 Kết thơ: Bình Số lần V CH3COOH chuẩn độ(ml) V NaOH(ml) Vtb NaOH(ml) 18.4 18.2 18.3 14.4 14.3 14.3 10.7 10.7 10.8 10 14.3 10 14.1 10 14.2 10 20 18.30±0.07 14.33±0.04 10.73±0.04 14.20±0.07