液體黏滯系數(shù)測定new

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1、實驗N液體粘滯系數(shù)的測定各種流體（液體、氣體）都具有不同程度的粘性。當物體在液體中運動時，會受到附著在物體表面并隨物體一起運動的液層與鄰層液體間的摩擦阻力，這種阻力稱為粘滯力（粘滯力不是物體與液體間的摩擦力）。流體的粘滯程度用粘滯系數(shù)表征，它取決于流體的種類、速度梯度，且與溫度有關(guān)。液體粘滯系數(shù)的測量非常重要。例如，人體血液粘度增加會使供血和供氧不足，引起心腦血管疾病；石油在封閉管道長距離輸送時，其輸運特性與粘滯性密切相關(guān)，在設(shè)計管道前必須測量被輸石油的粘度。液體粘滯系數(shù)的測量方法有毛細管法、圓筒旋轉(zhuǎn)法和落球法等。本實驗采用落球法測定液體的粘滯系數(shù)。【實驗?zāi)康摹?.了解

2、用斯托克斯公式測定液體粘滯系數(shù)的原理，掌握其適用條件；2.掌握用落球法測定液體的粘滯系數(shù)?！绢A(yù)備問題】1.如何判斷小球作勻速運動？如何測量小球的收尾速度？2.為什么實驗中不能用手摸圓筒，不能正對并靠近圓筒液面呼吸？3.為什么在實驗過程中要保持待測液體的溫度穩(wěn)定？【實驗儀器】圖1液體粘度測量原理液體粘滯系數(shù)測定儀、螺旋測微計、游標卡尺、溫度計、小鋼球、待測液體等?！緦嶒炘怼咳鐖D1所示，當質(zhì)量為m、體積為V的金屬小球在密度為r液的粘滯液體中下落時，受到三個鉛直方向的力作用：重力mg、液體浮力f=rVg和液體的粘性阻力F。假設(shè)小球半徑r和運動速度v都很小，而且液體均勻且無限

3、深廣，則粘滯阻力F可寫為：(1)式（1）稱為斯托克斯公式。其中h稱為液體的粘滯系數(shù)，單位為Pa×s（帕?秒），它與液體的性質(zhì)和溫度有關(guān)。小球開始下落時，速度v很小，阻力F不大，小球加速向下運動。隨著小球下落速度的增大，粘滯阻力逐漸加大，當速度達到一定值時，三個力達到平衡，即：（2）此時小球以一定速度勻速下落，該速度稱為收尾速度,記為v收。由式（2）可得：5（3）要測h，關(guān)鍵要測準收尾速度v收。令小球直徑，而，，代入式（3），則：(4）式(4)中L為小球勻速下落的距離（如圖1所示），t為小球下落距離L所用的時間。由于實驗時待測液體必須盛于容器中，不滿足“無限寬廣”的條件，

4、要考慮容器壁對小球運動的影響，所以實際測得收尾速度v收及式（3）、（4）需要修正，修正后的式（4）為：（5）式中D為盛液體圓筒的內(nèi)徑，H為圓筒中液體高度。實驗時若油溫較高等因素導致小球下落速度較大，則小球下落時可能出現(xiàn)湍流，因式（1）和式（5）還需要修正。為了判斷是否出現(xiàn)湍流，可利用流體力學中一個重要參數(shù)雷諾數(shù)Re來判斷，Re為：（6）當雷諾數(shù)不甚大（一般在Re<10）時，斯托克斯公式（1）修正為：（7）則修正后的粘度測得值h0為：（8）實驗時，先由式（5）求出近似值h，再用h代入式（6）求出雷諾數(shù)Re，最后由式（8）求出最佳值h0。【實驗內(nèi)容與步驟】本實驗采用自行設(shè)計

5、的FN10-Ⅱ型液體粘滯系數(shù)測定儀進行測量，如圖2所示。該測定儀具有下列優(yōu)點：（1）用電磁鐵吸持和釋放小鋼球，保證使小球沿油筒中心軸線下落，測量誤差小、重復(fù)性好；（2）圓筒的底部設(shè)計成斜坡狀，小球下落后會自動滑落到圓筒一側(cè)的底部，用鋼球吸拾器從油筒外壁將球引導到電磁鐵下端并被電磁鐵吸住，一種直徑的小鋼球只需一粒就可反復(fù)做實驗，因此油筒內(nèi)不會出現(xiàn)小鋼球堆積；（3）用激光光電門計時，提高了計時的準確性。1.調(diào)節(jié)液體粘滯系數(shù)測定儀5（1）調(diào)測定儀底盤水平：在測定儀橫梁的中部（電磁鐵位置）懸掛一重錘，調(diào)節(jié)圖2FN10-II型液體粘滯系數(shù)測定儀儀器部件說明1.底座；2.帶刻度尺立

6、桿；3.光電門激光發(fā)射器；4.光電門激光接收器；5.橫梁；6.電磁鐵（吸住落前的小鋼球）；7.電磁鐵釋放小球的按鈕開關(guān)；8.盛測試液的圓筒；9.磁性拾球器（使下落鋼球沿筒壁返回到電磁鐵被吸?。?；10.鋼球返回導引器11.計時儀12.計時儀“量程”按鈕；13.計時儀“復(fù)位”按鈕；14.計時儀“計時”按鈕；15.計時儀“查詢”按鈕。測定儀底盤的高度旋紐，使重錘對準底盤的中心圓點。（2）在實驗架上分別安裝兩個激光光電門，接通激光電源，可以看見紅色激光束。調(diào)節(jié)上、下兩個激光發(fā)射器，使兩束紅色激光平行地對準鉛錘線。（3）收回重錘，將盛有蓖麻油的圓筒放置到實驗架底盤中央，在實驗過程

7、中保持圓筒的位置不變。調(diào)節(jié)上、下兩個激光接收器，使它們的窗口分別接收上、下兩束激光。（4）在實驗架上裝上電磁鐵，將其電源插頭接至“計時儀”后面板對應(yīng)的電源插座上，接通“計時儀”電源，讓電磁鐵磁化。（5）將1個小鋼球投入圓筒，用鋼球吸拾器在圓筒外壁將小球吸住，并沿管壁將球引導到電磁鐵下端并被電磁鐵吸住。（6）讓小鋼球靜止10秒以后，按一次計時儀的“計時鍵”，計時儀顯示“C0.0000”，“C”表示計時儀處于計時狀態(tài)，計時儀的使用方法見附錄1。輕按電磁鐵上方的按鈕開關(guān)，看小球下落過程中計時儀是否能正常計時；若不能，則仔細調(diào)整激光光電門的位置，