液體粘度隨溫度變化的實(shí)驗(yàn)研究

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1、液體粘度隨溫度變化的實(shí)驗(yàn)研究TestresearchthattheliquidviscositychangeswiththetemperatureSurveybelowthedistincttemperature，Thecastoroilsticksthesluggishfactor，Therebyfindoutliquid（Castoroil）Viscositywhatchangestherelationshipwiththetemperature。粘度(viscosity)是液體重要的物理性質(zhì)之一，它反映液體流動(dòng)

2、行為的特征。粘度與液體的性質(zhì)、溫度和流速有關(guān)，測(cè)量這個(gè)量在材料的工藝技術(shù)方面有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，如機(jī)械的潤(rùn)滑、石油在管道中的傳輸、油脂涂料、有機(jī)合成、醫(yī)療和藥物等方面，都需要測(cè)定液體的粘度。在液體中，如果各層液體的流速不同，在兩層相互接觸而速度不同的液體層之間便有力的作用。兩相鄰液層間的這一作用力稱為內(nèi)摩擦力或粘滯力，一般液體都有這種性質(zhì)，稱為粘滯性。測(cè)量液體粘度的方法有多種。紡織、輕工、醫(yī)藥和化工等行業(yè)的工廠中常采用旋轉(zhuǎn)法，它使用方便，測(cè)量范圍可達(dá)0.1~0.01Pas。實(shí)驗(yàn)室中，對(duì)于粘度較小的液體，如水、乙醇、四氯化

3、碳等，常采用毛細(xì)管法。落球法（落針法）是最基本的一種，它可用于測(cè)量粘度較大的液體，如蓖麻油(castoroil)、變壓器油、甘油等。一實(shí)驗(yàn)儀器裝置本實(shí)驗(yàn)采用PH－Ⅲ型變溫粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀，如圖一所示。由實(shí)驗(yàn)器、落針、霍爾傳感器、測(cè)量－控溫系統(tǒng)四部分組成。儀器已經(jīng)安裝完好，待測(cè)液體（蓖麻油）已經(jīng)注入實(shí)驗(yàn)器，循環(huán)水已經(jīng)注入測(cè)量－控溫儀。圖一變溫粘滯系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)1實(shí)驗(yàn)器實(shí)驗(yàn)器結(jié)構(gòu)如圖二所示。用透明玻璃管制成的內(nèi)外兩個(gè)圓筒容器，豎直固定在水平機(jī)座上，機(jī)座底部有調(diào)水平的螺絲。內(nèi)筒盛放待測(cè)液體(如蓖麻油)，內(nèi)外筒之間通過控溫系統(tǒng)灌

4、水，用以對(duì)內(nèi)筒水浴加熱。外筒的一側(cè)上、下端各有一接口，用橡膠管與控溫系統(tǒng)的水箱相連。機(jī)座上豎立一塊鋁合金支架，其上裝有霍爾傳感器和取針裝置。圓筒容器頂部盒子上裝有投針裝置(發(fā)射器)它包括喇叭形的導(dǎo)環(huán)和帶永久磁鐵的拉桿。嗽叭形導(dǎo)環(huán)為便于取針和讓針沿容器中軸線下落。用取針裝置把針由容器底部提起，針沿導(dǎo)桿：到達(dá)蓋子頂部，被拉桿的磁鐵吸住。拉起拉桿，針因重力作用而沿容器中軸線下落。2磁性落針磁性落針如圖三所示，它是有機(jī)玻璃制成的空細(xì)長(zhǎng)圓柱體，總長(zhǎng)約185mm。其外半徑為，直徑約5.7mm，有效密度為，它的下端為半球形，上端為

5、圓臺(tái)狀，便于拉桿相吸。內(nèi)部?jī)啥搜b有永久磁鐵，異名磁極相對(duì)。磁鐵的同名磁極間的距離為(170mm)。內(nèi)部有配重的鉛條，改變鉛條的數(shù)量，可改變針的有效密度。3霍爾傳感器它是靈敏極度高的開關(guān)型霍爾傳感器，做成圓柱狀，外部有螺紋，可用螺母固定在實(shí)驗(yàn)儀支架上。輸出信號(hào)通過屏蔽電纜、航空插頭接到測(cè)量器上。每產(chǎn)磁鐵經(jīng)過霍爾傳感器前端時(shí)，傳感器即輸出一個(gè)矩形脈沖。這種磁傳感器的使用，為非透明液體的測(cè)量帶來方便。圖二實(shí)驗(yàn)器圖三磁性落針4測(cè)量一控制器以單片機(jī)為核心的測(cè)量器用以計(jì)時(shí)和處理數(shù)據(jù)，硬件采用MCS—51系列處理芯片，軟件固化在E

6、PROM中，霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖經(jīng)整形后，從航空插座輸入，由計(jì)時(shí)器完成兩次脈沖之間的計(jì)時(shí)，并將結(jié)果計(jì)算和顯示出來。其面板如圖四所示。圖四PH－Ⅲ型變溫粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀前面板控溫系統(tǒng)由水箱、水泵、加熱器及控溫裝置組成。微型水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水流自實(shí)驗(yàn)器的底部流入，自頂部流山：形成水循環(huán)，對(duì)待測(cè)液體進(jìn)行水浴加熱，加熱功率為300W，通過控溫裝置的調(diào)節(jié)，預(yù)置實(shí)驗(yàn)溫度。待測(cè)液體的實(shí)際溫度直接由數(shù)碼管顯示。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提示測(cè)量不同溫度下蓖麻油的粘滯系數(shù)，研究蓖麻油的粘滯系數(shù)隨溫度的變化。三實(shí)驗(yàn)原理提示當(dāng)磁性落針在重力的作用下在液體中下落

7、時(shí)，由于附著在落針表面的液層對(duì)于液體其他部分運(yùn)動(dòng)，使落針受到一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向相反的粘滯阻力，粘滯阻力與落針的運(yùn)動(dòng)速度成正比，與液體的粘滯系數(shù)成正比。此外，落針在液體中還要受到浮力的作用。在開始時(shí)落針將加速下落，當(dāng)三力平衡時(shí)，落針將勻速下落。這時(shí)落針的速度稱為收尾速度，此速度可通過測(cè)量針內(nèi)磁鐵經(jīng)過傳感器的時(shí)間間隔求得。在恒溫條件下，求液體粘滯系數(shù)的公式為：（1）式中，－容器內(nèi)簡(jiǎn)半徑，－落針半徑，－落針下落收尾速度，g—重力加速度，－落針的有效密度，－液體密度，—液體粘度系數(shù)。壁和針長(zhǎng)的修正系數(shù)為：（其中）（2）（－兩磁鐵

8、同名磁極的間距）（3）考慮到（－兩磁鐵經(jīng)過傳感器的時(shí)間間隔），則（1）式可改寫為：（4）在變溫情況下，還必須考慮到液體密度隨溫度的變化：（5）其中，，值可用實(shí)驗(yàn)方法確定，大約為四實(shí)驗(yàn)操作提示1開起儀器：接入儀器電源，打開電源丌關(guān)，儀器顯示“PH2”(否則按復(fù)位鍵)。2加熱液體：打開控溫丌關(guān)，顯示當(dāng)前溫度數(shù)值。將溫控器凋到某一溫度，(例如高于室溫