实验五液体粘滞系数的测定
43
实验五 液体粘滞系数的测定
【实验目的】
学习用比较法测定液体的粘滞系数
【实验原理】
由实际液体在均匀细管中作层流的理论,可求得在时间t 内,当管长为L 、它的横截面的半径为r 、管两端的压强差为ΔP 时,流出液体的体积V 的公式:
t L
P
r t Q V η8Δπ4=
= (1) 上式中η 是液体的粘滞系数.由此公式可得液体的粘滞系数为
t VL
P
r 8Δπ4=
η (2)
用上述公式虽可直接测定η ,但因所测物理量多,测量又困难,误差较大。
为此奥斯华尔德设计出奥氏粘度计,采用比较法进行测量。
本实验所用毛细管粘度计(奥氏粘度计)如图1所示。
它是一个U 形玻璃管,玻璃管的一侧有一段毛细管C ,其上为一小玻璃泡B ,在小玻璃泡B 的上下有指示痕I 1,及I 2。
实验时以一定体积的液体从大管口D 注入A 泡内,再由小管口E 将液体吸入B 泡中,使液面升高到B 泡的指示痕I 1以上。
因两边液面的高度不同,B 泡内液体将经毛细管C 流回A 泡。
当液面由指示痕I 1下降到指示痕I 2时,测得其流动时间t ,即为I 1,与I 2刻痕间液体流经毛细管所需的时间。
如果以同样体积的水和被测液体先后注入粘度计,按上述步骤测
出两种液体面从I 1降至I 2所需时间分别为t 1与t 2 。
则:
1
418Δπt VL P r =η
2
4
2
8Δπt VL P
r =
η
两式中r ,V ,L 相同,所以
1
12212ΔΔt P t P =ηη (3)
液体是受到重力的作用而流动.由于注入粘度计的两种液体的体积相等,因而在流动
过程中相对应的液面高度差Δh 是相等的,因此有
44
1
2
1212ΔΔΔΔρρρρ==h g h g P P (4) 将(4)式代入(3)式,得到
112
212t t ρρηη=
即
112
21
2t t ρρηη=
(5)
因此,从后面附表查得作为标准液体蒸馏水的η 1、ρ 1,从实验得到t 1、t 2 、ρ 2,即可求得被测液体粘滞系数η 2 。
(5)式表明,待测液体的粘滞系数η2是与标准液体粘滞系数η1相比较而得出的,故称为比较法。
这种方法常使实验变得简单易行并能提高测量精度。
【实验仪器】
1. 毛细管粘度计(奥氏粘度计)
2. 机械秒表
3. 蒸馏水、酒精、葡萄糖溶液
4. 量筒
5. 针筒和橡皮管
6. 滴管
7. 液体密度计
8.温度计
【实验内容】
1. 用蒸馏水将粘度计洗涤干净(实验前由实验室工 作人员先用洗涤液清洗粘度计)。
E 端装上橡皮管,用支架上夹子夹住粘度计,注意使粘度计保持竖直(见图2)。
2. 用量筒量一定体积(10毫升)的蒸馏水,由大管口 D 缓慢注入A 泡。
针筒插入E 处橡皮管,将水缓慢地吸入B 泡,并使液面高于指示痕I 1,但不要进入橡皮管。
然后用手捏住橡皮管口,勿使液面下降,取下针筒,准备好秒表。
3. 放开橡皮管,使B 泡中液体经毛细管C 流回A 泡,记录液面从指示痕I 1下降至I 2所需的时间t 1。
4. 重复步骤2、3六次,取t 1的平均值。
5. 用与水同体积(10毫升)的酒精和葡萄糖溶液,重复步骤2、3、4,测得时间t 2及 t 3 。
6. 用比重计测定酒精及葡萄糖溶液的密度ρ2 及 ρ3 。
7. 记录当时温度,从附表l、2中查出相应温度下水的粘滞系数η1 及密度ρ1。
8. 根据(5)式计算酒精及葡萄糖溶液的粘滞系数η2 及 η3,并用不确定度表示结果。
数据记录及处理
【注意事项】
1.实验过程中,粘度计须保持竖直位置。
2.调换被测液体时,必须先用蒸馏水冲洗,再用少量被测液体冲洗,以免管中余留其他液体。
3.测量时,粘度计内的液体不能有气泡。
实验过程中,注意避免影响粘度计内液体的温度。
4.奥氏粘度计下端弯曲部分很容易折断,不要一手紧握两管口。
【思考题】
为什么实验时注入粘度计的液体需要同样大小的体积?它是泊肃叶公式中的V吗?
45
附表1水在不同温度下的粘滞系数( ×10-3Pa.s)
温度℃ 粘滞系数 温度℃粘滞系数 温度℃粘滞系数
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
13
14 1.7921
1.7313
1.6728
1.6191
1.5674
1.5188
1.4728
1.4284
1.3860
1.3462
1.3077
1.2713
1.2363
1.2028
1.1709
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
1.1404
1.1111
1.0828
1.0559
1.0209
1.0050
0.9810
0.9579
0.9358
0.9142
0.8937
0.8737
0.8545
0.8361
0.8180
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
0.8007
0.7840
0.7679
0.7523
0.7371
0.7225
0.7085
0.6947
0.6814
0.6685
0.6560
附表2 水在不同温度时的密度 ( ×103 kg/m3)
t℃密 度 t℃密 度t℃密 度t℃密 度
0 1 2 3 4 5 6 7 8 0.99987
0.99993
0.99997
0.99999
1.00000
0.99999
0.99997
0.99993
0.99988
9
10
11
12
13
14
15
16
17
0.99981
0.99973
0.99963
0.99952
0.99940
0.99927
0.99913
0.99897
0.99880
18
19
20
21
22
22
24
25
26
0.99862
0.99843
0.99823
0.99802
0.99780
0.99757
0.99732
0.99707
0.99681
27
28
29
30
31
32
33
34
35
0.99654
0.99626
0.99597
0.99567
0.99537
0.99505
0.99472
0.99440
0.99406
46。
液体粘滞系数的测定5页
液体粘滞系数的测定5页第一节实验目的1. 了解粘度的概念及粘度测定的原理、方法;2. 掌握用粘度计测定液体的粘滞系数,及其测定过程;3. 熟悉不同粘度计的适用范围及精度,并掌握选取合适粘度计测定不同液体粘度的技巧。
1. 液体粘度的概念液体粘度是流体力学中的一个物理量,它表示了液体内部阻力的大小,是一种材料的特性。
2. 粘度测定原理在粘度测定中,液体在成动态流动和流体力学稳定约束流动两种情况下的粘滞系数都需要被测量。
其中,动态粘度是指流动的液体对比例于速度梯度的切应力的抵抗力,它是在动态流动条件下测量的。
粘度计的基本原理是利用切应力与切应变的比例关系(牛顿定律),通过对于液体在不同的剪切速度下的流动状态进行测定,来计算出液体的动态粘滞系数。
液体粘度的测定可以采用比较直接测量的方法,以此来获得准确的液体粘度数据。
这些方法可以被划分为动态粘度法和静态粘度法。
动态粘度法适用于液体在动态流动条件下测量其粘度,包括旋转粘度计、滑动平板粘度计等等;而静态粘度法适用于在静态条件下测量液体粘度,例如绕线粘度计、排空式粘度计等等。
4. 粘度计的选择选择适当的粘度计可以是保证准确测试结果的关键。
不同类型的液体适用于不同类型的粘度计,比如粘度极高的半固体液体,大多数情况下需要采用旋转粘度计进行测定。
此外,不同粘度计的精度和敏感度也不同,要根据实验需要选择合适的粘度计,以保证实验的精度和可靠性。
1. 实验设备准备a. 旋转粘度计;b. 滑动平板粘度计。
2. 备选液体材料准备选取不同类型的液体进行测试,例如:水、甘油、汽油、酒精等多种液体。
这些液体应涵盖不同的粘度范围,以便测试不同类型的粘度计并探究其适用范围。
(1)旋转粘度计的测定a. 用清洁的粘度计内胆,取约5ml的试样液体,精确称量并注入粘度计内胆;b. 用辅助设备将粘度计安装在粘度计底座上,注意调整好瞄准线,保证水平仪指针正中间;c. 安装好粘度计后,打开装置电源,启动电机,液体将开始旋转,粘度计刻度开始计算。
液体粘滞系数实验报告
液体粘滞系数实验报告
液体粘滞系数实验报告
液体粘滞系数是液体与一个表面相接触时所产生的一种特殊的反作用力。
它提供有关
液体的粘度和表面能的信息,以及液体与表面接触时吸引力有多强的重要指标。
本文介绍
了实验中所使用的各种装置及相关材料,以及实验过程中所采用的方法,从而测定了液体
粘滞系数。
一、实验装置及材料
1.实验装备:实验中使用的设备包括拉力计、电动搅拌机、500ml烧瓶和水浴。
2.实验材料:实验中使用的材料包括缓冲溶液、去离子水、油脂、稀释液和胶粘剂等。
二、实验方法
1.先将水浴加热到25℃,在500ml烧瓶中加入200ml的缓冲溶液,并用电动搅拌机搅拌均匀。
2.将拉力计安装在搅拌机上,并将搅拌机设置为每秒转数250转/min。
4.将搅拌机设置为每秒转数200转/min,搅拌一段时间,然后再加入50ml的稀释液
搅拌,拉力值相应减少,产生的两个拉力值之差为油脂的粘滞系数。
三、实验结果
根据上述实验步骤,获得以下实验结果:油脂的粘滞系数为0.3654,胶粘剂的粘滞系数为0.2641。
四、结论
根据实验结果,油脂的粘滞系数比胶粘剂的粘滞系数高,可知油脂更具有较强的粘滞性。
(完整版)粘滞系数测定实验
实验 液体粘滞系数的测定当液体内各部分之间有相对运动时,接触面之间存在内摩擦力,阻碍液体的相对运动,这种性质称为液体的粘滞性,液体的内摩擦力称为粘滞力。
粘滞力的大小与接触面面积以及接触面处的速度梯度成正比,比例系数η称为粘度(或粘滞系数)。
对液体粘滞性的研究在流体力学,化学化工,医疗,水利等领域都有广泛的应用,例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量、压力差、输送距离及液体粘度,设计输送管道的口径。
测量液体粘度可采用落球法,毛细管法(奥氏粘滞计),转筒法等方法。
本实验根据所用方法的不同,分成两个部分,第一部分采用落球法测定变温情况下的液体(蓖麻油)粘滞系数,第二部分则是采用毛细管法测定室温下的液体粘滞系数(该方法比较适合用于生物医学应用,比如测量血液的粘度)。
实验一 落球法测变温液体的粘滞系数落球法(又称斯托克斯法)适用于测量粘度较高的液体。
一般而言,粘度的大小取决于液体的性质与温度,温度升高,粘度将迅速减小。
例如对于蓖麻油,在室温附近温度改变C 1︒,粘度值改变约10%。
因此,测定液体在不同温度的粘度有很大的实际意义,欲准确测量液体的粘度,必须精确控制液体温度。
实验中,小球在液体中下落的时间可用秒表来测量。
一、实验目的1.用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘度。
2.了解PID 温度控制的原理。
3.练习用秒表计时,用螺旋测微计测量小球直径。
二、实验原理在稳定流动的液体中,由于各层的液体流速不同,互相接触的两层液体之间存在相互作用,流动较慢的液层阻滞着流动较快的液层运动,所以产生流动阻力。
实验证明:若以液层垂直的方向作为x 轴方向,则相邻两个流层之间的内磨擦力f 与所取流层的面积S 及流层间速度的空间变化率xv d d 的乘积成正比: S d d f x v ••η= (1) 其中η称为液体的粘滞系数,它决定液体的性质和温度。
粘滞性随着温度升高而减小。
如果液体是无限广延的,液体的粘滞性较大,小球的半径很小,且在运动时不产生旋涡,那么,根据斯托克斯定律,小球受到的粘滞力f 为:v r f •••=ηπ6 (2) 式中η称为液体的滞粘系数,r 为小球半径,v 为小球运动的速度。
液体粘滞系数的测定实验报告
液体粘滞系数的测定实验报告一、实验目的1.加深对泊肃叶公式的理解;2.掌握用间接比较法测定液体粘滞系数的初步技能。
二、实验仪器1.奥氏粘度计(加接橡皮管)2.铁架3. 秒表4.量筒5.烧杯7.橡皮吸球三、实验材料蒸馏水酒精四、实验原理在细管内作稳定流动粘性流体,它的体积流量Q(即单位时间内流过管子一个截面的流体体积)遵从泊肃叶公式:48lpR Q ηπ∆=在流速接近稳定的条件下,若流过细管的流体体积为V ,经过的时间为t ,则Q= V/t , 代入,可得到η的表达式:VlpR t 84∆=πη比较法:即控制不同的流体在某些相同的条件进行实验测量,利用公式进行比较,消去相同的物理量,只要测量少数的物理量即可计算出实验结果来。
这种方法是 以一种流体的某个物理量的值为标准值,通过测量其他的物理量,再利用比较得到的公式,计算出我们需要测量的结果。
实验时,以一定 体积的液体从大管(左)口注入,再用橡皮吸球由小管口将液体吸入(右)泡中,并使液面升高到泡的上刻痕以上某一处高度(注意不要把液体吸到时橡皮管中)。
因两管中液面的高度不同,右泡内的液体将在重力的作用下经毛细管流回左泡。
利用秒表记下液面从上刻痕下降至下记得痕所用的时间。
以相同体积(本实验老师要求6ml)的被测液体和蒸馏水先后注入粘度计,按上述步骤分别测出两种液体的液面由上刻度线下降至下刻度线所需的时间t1和t2来。
五、实验内容、步骤、关键点1、测量同体积(6ml)酒精、水的流动时间t1、t2, 各测6次。
2、查表法得到水的粘滞系数|。
3、数据表格自拟。
4、正确处理数据和误差分析。
关键点:1、保证液体体积相同。
2、更换液体测量时,需清理干净容器。
3、小心轻放、避免打碎容器。
六、实验数据当天气温 27摄氏度查表得 3100.78352⨯=酒ρ 3100.99654⨯=酒ρ -3101.05⨯=酒η -3100.855⨯=水η46.159.130.9965478.850.7835221=⨯⨯=ηη 1.230.8551.05==理论η相对误差B=5.61.231.23-1.46-==理论理论实ηηη% 【误差分析:】1.量取的水和酒精的体积不完全相同。
液体粘滞系数的测定实验报告
液体粘滞系数的测定实验报告一、实验目的1、了解用落球法测定液体粘滞系数的原理和方法。
2、掌握游标卡尺、千分尺、秒表等仪器的使用方法。
3、学会数据处理和误差分析。
二、实验原理当一个小球在液体中下落时,它会受到重力、浮力和粘滞阻力的作用。
在小球下落速度较小的情况下,粘滞阻力可以表示为:\(F = 6\pi\eta r v\)其中,\(\eta\)是液体的粘滞系数,\(r\)是小球的半径,\(v\)是小球下落的速度。
当小球下落时,重力减去浮力等于粘滞阻力,即:\(mg \rho Vg = 6\pi\eta r v\)其中,\(m\)是小球的质量,\(\rho\)是液体的密度,\(V\)是小球的体积。
当小球下落达到匀速时,加速度为零,速度不再变化,此时有:\(mg \rho Vg = 6\pi\eta r v_{0}\)其中,\(v_{0}\)是小球匀速下落的速度。
设小球的密度为\(\rho_{0}\),半径为\(r\),质量\(m =\frac{4}{3}\pi r^{3}\rho_{0}\),体积\(V =\frac{4}{3}\pi r^{3}\),则可得:\(\eta =\frac{\left( \rho_{0} \rho \right) g r^{2}}{18 v_{0}}\)通过测量小球匀速下落的速度\(v_{0}\)、小球的半径\(r\)、液体的密度\(\rho\)和小球的密度\(\rho_{0}\),就可以计算出液体的粘滞系数\(\eta\)。
三、实验仪器1、粘滞系数测定仪:包括玻璃圆筒、调平螺丝、激光光电门等。
2、小钢球:若干个。
3、游标卡尺:用于测量小球的直径。
4、千分尺:用于更精确地测量小球的直径。
5、电子秒表:用于测量小球下落的时间。
6、温度计:用于测量液体的温度。
7、镊子:用于夹取小球。
8、纯净水、酒精等不同液体。
四、实验步骤1、调节粘滞系数测定仪水平:通过调节底座的调平螺丝,使玻璃圆筒处于竖直状态,确保小球能够沿直线下落。
液体粘滞系数的测量
液体粘滞系数的测试液体流动时,平行于流动方向的各层流体速度都不相同,即存在着相对滑动,于是在各层之间就有摩擦力产生,这一摩擦力称为粘滞力,它的方向平行于接触面,其大小与速度梯度及接触面积成正比,比例系数η称为粘滞系数,它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。
液体的粘滞系数和人们的生产,生活等方面有着密切的关系,比如医学上常把血粘滞系数的大小做为人体血液健康的重要标志之一。
又如,石油在封闭管道中长距离输送时,其输运特性与粘滞性密切相关,因而在设计管道前,必须测量被输石油的粘滞系数。
测量液体粘滞系数可用落球法,毛细管法,转筒法等方法,其中落球法适用于测量粘滞系数较高的透明或半透明的液体,比如:蓖麻油、变压器油、甘油等。
本实验用落球法测量蓖麻油的粘滞系数。
【预习思考题】1.为何要对公式(4)进行修正?2.如何判断小球在液体中已处于匀速运动状态? 3.影响测量准确度的因素有哪些?【实验原理】以下阐述落球法测量液体粘滞系数的基本原理。
处在液体中的小球受到铅直方向的三个力的作用:小球的重力mg (m 为小球质量)、液体作用于小球的浮力gV ρ(V 是小球体积,ρ是液体密度)和粘滞阻力F (其方向与小球运动方向相反)。
如果液体无限深广,在小球下落速度v 较小情况下,有rv F πη6= (1)上式称为斯托克斯公式,其中r 是小球的半径;η称为液体的粘滞系数,其单位是Pa·s 。
小球在起初下落时,由于速度较小,受到的阻力也就比较小,随着下落速度的增大,阻力也随之增大。
最后,三个力达到平衡,即r v gV mg 06πηρ+= (2)此时,小球将以0v 作匀速直线运动,由(2)式可得:rv g V m 06)(πρη-=(3)令小球的直径为d ,并用'36ρπd m =,t lv =0,2d r =代入(3)式得ltgd 18)(2'ρρη-= (4)其中'ρ为小球材料的密度,l 为小球匀速下落的距离,t 为小球下落l 距离所用的时间。
液体粘滞系数的测定(精)
原
理 • 式中D为容器的内直径;d为钢球的 直径;t为小球下落的时间;l为小球
下落的距离。此公式仍未把容器的
底与液体的表面这种边界对实验的
影响考虑在内,在我们的实验中忽
略不计。
1. 取五颗较圆的小钢球,用螺旋测微计 测量其直径d。每颗小球至少测取3次
数据,然后分别算出平均值(编号分
别为d1、d2、d3、d4、d5)待用。
N2
图 1 实验装置图
• 但因液体总要放在一定的容器内,液面 不可能是无限广的。当考虑到容器壁的 存在时,应修正为:
实 验
2 9
gr 2
2( 1)gr 2t
9l(1 2.4 r ) R
gd 2 ( 1)t
18l(1 2.4 d ) D
d3 (mm)
小球的直径
d4 (mm)
小球的直径
d5 (mm)
小球 d1 下落时间 t1(s)
小球 d2 下落时间 t2(s)
小球 d3 下落时间 t3(s) 小球 d4 下落时间 t4(s)
小球 d5 下落时间 t5(s) 本地重力加速度 g (m/s2)
小钢球密度 (kg/m3)
蓖麻油密度 蓖麻油温度
4. 如何避免视差的产生?
• 在粘滞性液体内下落的小球受到三
个粘力滞的性作阻用力f,阻。即按重斯力托f重、克浮斯力定f律浮和: 当液面无限宽广,且小球的运动速
度不大,没有旋涡产生时,粘滞阻
实
力等于:
验
原
f阻=6r
理
• 式中为液体的内摩擦系数(亦称粘 滞系数);r是小球的半径;是小球
的速度。粘滞系数与液体的种类及 温度有关。
液体粘滞系数的测定
•同一个球重复测量6次。
•换另一个半径的小钢球,重复以上实验测量6次。
大学物理实验
四. 数据处理
理 实 100% 2.求相对误差: 理
T 0.7046 实查表或 log 0.0347
1. 求实。
五.思考题 教材:
1题(实验报告)
2题(实验报告)
3题(实验报告)
大学物理实验
液体粘滞系数的测定
一.实验任务 二.测量原理与方法 三.实验内容与步骤
斯托克斯
四.数据处理
五.思考题
大学物理实验
各种流体(液体、气体)都具有不同程度的粘性。 什么是粘滞力? —液层与邻层液体间的摩擦力(非物体与液体间的摩擦力) 如何测粘滞系数? —— 本实验落球法。 粘滞系数与哪些因数有关?
L1 F f
小 球LΒιβλιοθήκη 用直尺测L1、 L2之间距离 L, 2次
用计时仪测小球 通过L1、L2之 间的时间
n
mg L2
r球 = 7800.0 kg.m-3,蓖麻油的密度:r液 = 962.0 kg.m-3 ,
量筒直径: D=6.010-2 m .
底座
•光电门1的激光在量筒中轴线距液面下方5cm处。 •用温度计测量实验前的油温T (℃), 随温度升高迅速减少。
•若v1v2=v3,则光电门1可选在其激光在圆筒中轴线处距油面
下方3cm以下的位置。
大学物理实验
3.测量粘滞系数
( r 球 r 液)d gt d d 18L(1 2.4 )(1 1.6 ) D H
2
D
用计时仪测小球通过 L1、L2之间的时 间 用螺旋测微计测量 小球直径6次
H
待测液体 r液
—— 本实验落球法。
液体粘滞系数测定实验
液体粘滞系数得测量与研究一实验目得1.了解用斯托克斯公式测定液体粘滞系数得原理,掌握其适用条件。
2.学习用落球法测定液体得粘滞系数。
3.熟练运用基本仪器测量时间、长度与温度。
4.掌握用外推法处理实验数据。
二实验仪器液体粘滞系数仪、螺旋测微器、游标卡尺、钢板尺、钢球、磁铁、秒表、温度计。
三实验原理当物体球在液体中运动时,物体将会受到液体施加得与其运动方向相反得摩擦阻力得作用,这种阻力称为粘滞阻力,简称粘滞力。
粘滞阻力并不就是物体与液体间得摩擦力,而就是由附着在物体表面并随物体一起运动得液体层与附近液层间得摩擦而产生得。
粘滞力得大小与液体得性质、物体得形状与运动速度等因素有关。
根据斯托克斯定律,光滑得小球在无限广延得液体中运动时,当液体得粘滞性较大,小球得半径很小,且在运动中不产生旋涡,那么小球所受到得粘滞阻力f为(1) 式中d就是小球得直径,v就是小球得速度,为液体粘滞系数。
就就是液体粘滞性得度量,与温度有密切得关系,对液体来说,随温度得升高而减少(见附表)。
本实验应用落球法来测量液体得粘滞系数。
小球在液体中做自由下落时,受到三个力得作用,三个力都在竖直方向,它们就是重力、浮力、粘滞阻力f。
开始下落时小球运动得速度较小,相应得阻力也小,重力大于粘滞阻力与浮力,所以小球作加速运动。
由于粘滞阻力随小球得运动速度增加而逐渐增加,加速度也越来越小,当小球所受合外力为零时,趋于匀速运动,此时得速度称为收尾速度,记为v0。
经计算可得液体得粘滞系数为(2) 式中就是液体得密度,就是小球得密度,g就是当地得重力加速度。
可见,只要测得,即可由(2)式得到液体得粘滞系数。
但就是注意,上述推导包括(1)、(2)式都在特定条件下方才适用(见原理得第一段黑体字部分),通过对实验仪器与实验方法得设计,这些条件大多数都可以满足或近似满足(结合本实验所用仪器与实验步骤,思考一下哪些条件被满足,就是如何做到得),唯独“无限广延”在实验中就是无法实现得。
讲义:液体粘滞系数的测定
实验N 液体粘滞系数的测定各种流体(液体、气体)都具有不同程度的粘性。
当物体在液体中运动时,会受到附着在物体表面并随物体一起运动的液层与邻层液体间的摩擦阻力,这种阻力称为粘滞力(粘滞力不是物体与液体间的摩擦力)。
流体的粘滞程度用粘滞系数表征,它取决于流体的种类、速度梯度,且与温度有关。
液体粘滞系数的测量非常重要。
例如,人体血液粘度增加会使供血和供氧不足,引起心脑血管疾病;石油在封闭管道长距离输送时,其输运特性与粘滞性密切相关,在设计管道前必须测量被输石油的粘度。
液体粘滞系数的测量方法有毛细管法、圆筒旋转法和落球法等。
本实验采用落球法测定液体的粘滞系数。
【实验目的】1.了解用斯托克斯公式测定液体粘滞系数的原理,掌握其适用条件;2.掌握用落球法测定液体的粘滞系数。
【预备问题】1.如何判断小球作匀速运动?如何测量小球的收尾速度?2.为什么实验中不能用手摸圆筒,不能正对并靠近圆筒液面呼吸?3.为什么在实验过程中要保持待测液体的温度稳定?【实验仪器】液体粘滞系数测定仪、螺旋测微计、游标卡尺、温度计、小钢球、待测液体等。
【实验原理】如图1所示,当质量为m 、体积为V 的金属小球在密度为ρ液的 粘滞液体中下落时,受到三个铅直方向的力作用:重力mg 、液体浮力f=ρVg 和液体的粘性阻力F 。
假设小球半径r 和运动速度v 都很小,而且液体均匀且无限深广,则粘滞阻力F 可写为:v r F 6ηπ= (1)式(1)称为斯托克斯公式。
其中η 称为液体的粘滞系数,单位为Pa ⋅s (帕•秒),它与液体的性质和温度有关。
小球开始下落时,速度v 很小,阻力F 不大,小球加速向下运动。
随着小球下落速度的增大,粘滞阻力逐渐加大,当速度达到一定值时,三个力达到平衡,即:vr Vg mg πηρ6+=液 (2)此时小球以一定速度匀速下落,该速度称为收尾速度,记为v 收。
由式(2)可得:收液rv g V m πρη6)(-=(3)要测η ,关键要测准收尾速度v 收。
