【正文】 .................................................................................................... 16 萘 粘度的測(cè)定原理 ............................................................................................ 16 實(shí)驗(yàn)方法的確定 .......................................................................................... 16 實(shí)驗(yàn)原理 ...................................................................................................... 16 常見溶液粘度的關(guān)聯(lián) .................................................................................. 17 實(shí)驗(yàn)部分 ........................................................................................................... 18 實(shí)驗(yàn)儀器 ...................................................................................................... 18 化學(xué)試劑 .......................................................................................... 18 試驗(yàn)裝置 ...................................................................................................... 18 實(shí)驗(yàn)方法及過程 .......................................................................................... 19 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與粘度的關(guān)聯(lián) ................................................................................... 20 粘度的測(cè)量結(jié)果 .......................................................................................... 20 粘度的關(guān)聯(lián) .................................................................................................. 22 小結(jié) ................................................................................................................... 23 4 結(jié)論 ........................................................................................................................ 25 中原工學(xué)院本科畢業(yè)論文 IV 試驗(yàn)結(jié)論 ........................................................................................................... 25 誤差分析 ........................................................................................................... 25 5 致謝 ........................................................................................................................ 27 6 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................ 28 中原工學(xué)院本科畢業(yè)論文 1 1 前言 萘的性質(zhì) 萘為 一種 有機(jī)化合物 ,分子式 C10H8,白色 ,易揮發(fā)并有特殊氣味的晶體 。 從煉焦的副產(chǎn)品煤焦油中大量生產(chǎn) ,而用于合 成染料、 樹脂 等。光亮的片狀晶體，具有特殊氣味。密度 ， 熔點(diǎn) ℃ ， 沸點(diǎn) ℃ ， 凝固點(diǎn) ℃ ， 閃點(diǎn) ℃ ，折射率 （ 100℃ ） ， 恒壓燃燒熱 ： (標(biāo)準(zhǔn)大氣壓， ） ，恒容燃燒熱 ： 40205J/g(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓， ）。 不溶于水，溶于乙醇和 乙醚 等 ，易揮發(fā)，易升華 ，溶于乙醇后，將其滴入水中，會(huì)出現(xiàn)白色渾濁。 萘的應(yīng)用 萘是精細(xì)化工中的重要原料，無色或白色有光澤的鱗片狀 單斜 結(jié)晶，有溫和芳香氣味，粗萘有特殊的煤焦油樣臭味； 熔點(diǎn) ℃ ， 沸點(diǎn) ℃ ；難溶于 水 ，微溶于 乙醇 ，易溶于 醚 及 苯 中。能揮發(fā)并易升華，能 水蒸汽蒸餾 。與空氣形成 爆炸性混合物 ； 爆炸極限 ％－ ％（體積）。萘用于生產(chǎn) 染料 、 樹脂 、 溶劑 、炸藥 、 消毒劑 、 殺蟲劑 、 防腐劑 、防蛀劑和 碳 化照明氣。萘的催化氧化可以制得苯酐 。具體應(yīng)用如下： 萘系高效減水劑 我國(guó)工業(yè)萘消費(fèi)中比例最大的是生產(chǎn)高效水泥減水劑。萘系高效減水劑占高效減水劑總用量的約 85%，占添加劑總用量的 40%以上。 由于我國(guó)正處于大規(guī)模建設(shè)時(shí)期，加之奧運(yùn)會(huì)、三峽工程、南水北調(diào)、青藏鐵路等大型混凝土工程的拉動(dòng)，萘系減水劑具有非常大的發(fā)展空間。 染料和有機(jī)顏料 精萘的主要應(yīng)用領(lǐng)域是染料及有機(jī)顏料中間體，產(chǎn)量最大的是 2－萘酚和 H酸。我國(guó)已成為世界上最大的染料和 有機(jī)顏料生產(chǎn)國(guó)，近年來 生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化較大，但對(duì)精萘的需求總體呈平穩(wěn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。 其他 萘在農(nóng)用化學(xué)品和醫(yī)藥領(lǐng)域也有重要應(yīng)用，這也是萘消費(fèi)中增長(zhǎng)最快的部分。主要產(chǎn)品包括植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和除草劑、熏蒸劑、鞣革劑、飼料添加 劑、中原工學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 計(jì)生藥品等。此外，以工業(yè)萘為原料還可生產(chǎn)一種重要的功能高分子材料聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN)，該產(chǎn)品早期市場(chǎng)主要是薄膜，潛在的市場(chǎng)用途包括柔性印刷線路板、電容器膜、薄膜開關(guān)、自動(dòng)記錄技術(shù)和可微波烘烤包裝材料等。另一種重要用途就是包裝容器，此外它還是一種工業(yè)用纖維原料，有 望成為優(yōu)良的橡膠增強(qiáng)材料、工業(yè)電纜料以及造紙機(jī)套和過濾器用介質(zhì)單絲等。 溶液密度和粘度的測(cè)定 粘 度和密度是重要的化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是化工設(shè)計(jì)和過程優(yōu)化中不可缺少的基礎(chǔ)物性和熱力學(xué)數(shù)據(jù) ,在流體流動(dòng)、動(dòng)量傳遞以及設(shè)計(jì)反應(yīng)器大小方面至關(guān)重要［ 9］ 。密度、粘度應(yīng)用廣泛，但是萘作為重要的合成中間體，物性數(shù)據(jù)極其缺乏，而萘與其他液體的二元混合體系的密度、粘度等物性，目前為止尚無見文獻(xiàn)報(bào)道。因此測(cè)定此二元物系的粘度和密度具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。 溶液密度的測(cè)定 密度是反映物質(zhì)特性的物理量，物質(zhì)的 特性是指物質(zhì)本身具有的而又能相互區(qū)別的一種性質(zhì)。溶液的密度等體積性質(zhì)是計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)、建立狀態(tài)方程、研究相平衡、探討分子間相互作用以及技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計(jì)、過程優(yōu)化不可缺少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但多元體系的密度等體積性質(zhì)相當(dāng)缺乏 [2]。 密度的直接測(cè)量是通過直接測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量和所占的體積來進(jìn)行的，而較方便和常用的則是利用阿基米德原理設(shè)計(jì)的儀器去測(cè)量液體物質(zhì)的密度，由于存在容器或固態(tài)物質(zhì)的真實(shí)體積難于準(zhǔn)確測(cè)量，特別是溫度變化時(shí)容器因膨脹或收縮也會(huì)引起體積發(fā)生變化，因此直接測(cè)量法往往變得更麻煩。測(cè)量溶液密度的方法主要有比重 瓶法，浮力法， U 型管法和振動(dòng)管密度計(jì)法 [89]。 (1) 比重瓶法 比重瓶法也稱密度瓶法，是一種精度較高而且應(yīng)用廣泛的密度測(cè)量方法。它是基于密度定義式，即測(cè)量待測(cè)物質(zhì)的體積與同一體積該物質(zhì)的質(zhì)量而計(jì)算其密度。具體操作步驟為： ① 用天平稱出空瓶時(shí)質(zhì)量 m1。② 空瓶裝滿標(biāo)準(zhǔn)液（一般用水） ,用天平稱出空瓶與水的總質(zhì)量為 m2。③ 倒掉水裝滿被測(cè)液體 ,用天平稱出空瓶與液體的總質(zhì)量 m3。最后利用公式計(jì)算溶液密度。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度主要決定于質(zhì)量測(cè)定密度；比重瓶中液體與空氣隔絕，液體的蒸發(fā)和從空氣中吸濕的可能性??；對(duì)于易揮發(fā)性液體及粘度很大的液體密度的測(cè)量都適用；測(cè)定所用液體量較小，一般為 1100 毫升。 中原工學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 (2) 浮力法 浮力法是根據(jù)阿基米德原理測(cè)定液體密度的方法。浮力法精確度較低，但操作簡(jiǎn)便、迅速，所以工業(yè)上常用此法測(cè)定酸、堿、酒精溶液、糖、石油產(chǎn)品等液體密度或濃度。常用儀器有比重球、比重計(jì)和比重天平。這類儀器的刻度有兩個(gè)特點(diǎn)：一是密度愈小的刻度愈高（這是由于儀器在密度愈小的液體中浸入的體積愈大）；二是刻度的距離不均勻，上面的刻度間隔大，下面的刻度間隔小。測(cè)量時(shí)，將儀器放入被測(cè)液體中，等儀 器浮立靜止后，與液面相對(duì)齊的刻度，就是該種液體的密度值。 (3) U 型管法 U 型管法是利用在連通器中 ,液體不流動(dòng)時(shí) ,同一水平位置的壓強(qiáng)相等的原理測(cè)量液體密度。具體步驟為： ① 將待測(cè)液體倒入 U 型管中 。 ② 將水倒入 U 型管的另一管中 。 ③ 用刻度尺量出液柱 h1 和 h2。根據(jù)公式： ρ 液 gh1 =ρ 水 gh2 計(jì)算出待測(cè)液體密度。但此法要求待測(cè)液不溶于水，且待測(cè)密度需小于水的密度。可用于有機(jī)物的測(cè)定。 (4) 振動(dòng)管密度計(jì) 振動(dòng)管密度計(jì)是目前測(cè)定液體密度最好的方法，測(cè)量精度可達(dá)6101 ??? g 3??cm ，測(cè)量誤差小于 %，振動(dòng)管密度計(jì)是根據(jù)流動(dòng)振動(dòng)管內(nèi)的液體質(zhì)量變化（即密度變化）而改變振動(dòng)管固有振動(dòng)頻率的原理工作的。因此，當(dāng)管內(nèi)的液體密度變化時(shí)，振動(dòng)管固有的振動(dòng)頻率發(fā)生變化，即管子中盛放的液體不同，管子振動(dòng)的頻率就不一樣，當(dāng)建立了振動(dòng)頻率與密度的定量關(guān)系后，就可以用來測(cè)定液體的密度。 溶液粘度的測(cè)定 粘度是流體的一種重要傳遞性質(zhì)或物理性質(zhì)。粘度能直接反映溶液內(nèi)部溶質(zhì)溶質(zhì)、溶質(zhì) 溶劑之間相互作用的強(qiáng)弱、溶劑化狀態(tài) 、解離和締合狀態(tài)，在一定程度上也可預(yù)測(cè)大分子溶質(zhì)在溶液中存在的立體構(gòu)型 [16]。粘度數(shù)據(jù)用于化工計(jì)算的許多方面，如物料容器或反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、動(dòng)力粘度的測(cè)定等。粘度應(yīng)用于許多工程問題中，如：熱傳遞、質(zhì)量傳遞、流體流動(dòng)工程等 [17]。從宏觀是說，粘度不是一個(gè)熱力學(xué)性質(zhì)或狀態(tài)函數(shù)，但從微觀是看粘度也是由于分子運(yùn)動(dòng)和分子間相互作用力所產(chǎn)生的，與熱力學(xué)性質(zhì)無本質(zhì)差別，在分子熱力學(xué)領(lǐng)域，是可以與熱力學(xué)相通的 [18]。它反映流體流動(dòng)行為的特征，在流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)等中原工學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 過程工程研究中占有重要地位，也是預(yù)測(cè)和計(jì)算溶液其它性質(zhì)所 必需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還對(duì)認(rèn)識(shí)溶質(zhì) 溶劑之間的相互作用機(jī)制和探討溶液結(jié)構(gòu)具有重要的意義[1921]。由于理論的限制，由理論計(jì)算得到的粘度尚不太可靠。常見的液體粘度測(cè)定方法有以下幾種： (1) 毛細(xì)管法：典型的粘度計(jì)為玻璃制毛細(xì)管型，是目前應(yīng)用較廣，較為重 要的一種粘度計(jì)，測(cè)量精度較高，范圍較寬，溫控容易，需用試料少，價(jià)格低廉， 但清洗困難。毛細(xì)管法測(cè)定粘度的原理是基于 Hgane 一 Poisueelie 定律。測(cè)定過程中，影響測(cè)定準(zhǔn)確性的因素除溫度、原料純度等外，還應(yīng)考慮流動(dòng)在毛細(xì)管進(jìn)出口處的阻力增加所帶來的附加損 失，進(jìn)行末段修正，考慮流動(dòng)過程中克服管壁摩擦力的動(dòng)能損失，進(jìn)行動(dòng)能修正，同時(shí)測(cè)定過程應(yīng)保證毛細(xì)管的垂直及充分的清洗。 (2) 旋轉(zhuǎn)法：據(jù)旋轉(zhuǎn)法制成的粘度計(jì)有雙重圓筒型、單一圓筒型、圓板型、錐板型和雙錐型等。這種粘度計(jì)使用簡(jiǎn)單，測(cè)量迅速，便于連續(xù)測(cè)定，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高。 (3) 重力法：粘度計(jì)有落體型和升泡型兩類，適用于高溫高壓的介質(zhì)，常于工業(yè)上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但誤差較大。 (4) 平板法：據(jù)平板法制成的粘度計(jì)有帶型、滑板型、傾斜板型等，適用常溫常壓下高粘度液體，不能連續(xù)測(cè)定。 另外還有振動(dòng)法 、光干涉法等 [22]。 本課題的研究?jī)?nèi)容