IV.1.6.7 Rotující tělísko (8, 11, 13)
IV.1.6.7.1 Aparatura
Metoda rotujícího tělíska může být provedena za použití měřiče viskozity s rotujícím tělískem, znázorněného na obrázku 8. Schematický nákres měřicí soustavy je znázorněn na obrázku 7.
Typické měřicí zařízení má měřicí hlavu s rotujícím tělískem, umístěnou v termostatovaném prostoru (regulovaném s přesností na 0,1 °C). Nádobka se vzorkem je umístěna do termostatovaného prostoru (regulovaného s přesností na 0,01 °C). Všechny ostatní části zařízení jsou udržovány při vyšší teplotě, aby nedocházelo ke kondenzaci. K zařízení se vakuovými ventily připojí vysokovakuová vývěva.
Měřicí hlava s rotujícím tělískem se skládá z ocelové kuličky (průměr 4 až 5 mm) umístěné v trubici. Kulička je zavěšena a stabilizována v magnetickém poli obvykle s využitím kombinace permanentních magnetů a regulačních cívek.
Kulička je uváděna do rotačního pohybu rotujícími magnetickými poli produkovanými cívkami. Zvedací cívky měřící nízkou, ale trvalou zbytkovou magnetizaci kuličky, umožňují měření rotační rychlosti.
IV.1.6.7.2 Postup měření
Jakmile kulička dosáhne stanovenou rotační rychlost
v
(0)
(obvykle asi 400 otáček za sekundu), zastaví se další napájení a zahájí se zpomalování vyvolané brzdicím účinkem plynu.
Pokles rotační rychlosti je měřen jako funkce času. Vzhledem k tomu, že brzdění způsobené magnetickým závěsem je zanedbatelné ve srovnání s brzděním způsobeným plynem, je tlak par dán vztahem:
_ v
πcrρ (t)
p = ---- x ln ----
σ10t v
(0)
kde
_
c = průměrná rychlost molekul plynu,
r = poloměr kuličky,
ρ = hustota kuličky,
σ = koeficient tečného přenosového impulsu (σ = 1 pro ideálně
kulový povrch kuličky),
t = čas,
v - rotační rychlost po čase t,
(t)
v = počáteční rotační rychlost.
(0)
Rovnice může být rovněž napsána ve tvaru:
_ t - t
πcrρ n n-1
p = ---- x ---------
10 σ t x t
n n-1
kde
t , t jsou časy potřebné pro stanovený počet rotací N.
n n-1
Časové intervaly t , t následují za sebou a t > t .
n n-1 n n-1
Průměrná rychlost molekul plynu
_
c
je dána vztahem:
1/2
_ 8RT
c = (---)
π M
kde
T = teplota,
R = univerzální molární plynová konstanta,
M = molární hmotnost.