液體變溫黏滯系數(shù)的測(cè)定

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1、蘇麗萍講師理學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心液體變溫黏滯系數(shù)的測(cè)定用落球法測(cè)量不同溫度下蓖麻油的黏度；了解PID溫度控制的原理；練習(xí)用停表計(jì)時(shí)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康漠?dāng)小球在靜止的粘滯液體中下落時(shí)，將受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的粘滯阻力，它是由于沾附在小球表面的液層與鄰近液層的摩擦而產(chǎn)生的，它不是小球與液體之間的摩擦阻力。根據(jù)斯托克斯定律，小球受到的粘滯力F為：GeorgeGabrielStokes(1819-1903)條件：液體在各個(gè)方向上都是無(wú)限廣延的，小球在液體中下落時(shí)速度和半徑都很小。實(shí)驗(yàn)原理小球在液體中作自由下落時(shí)，受到三個(gè)力的作用，且都在豎直方向。開(kāi)始下落時(shí)小球運(yùn)動(dòng)速度較小，相應(yīng)的阻力也

2、小，重力大于粘滯阻力和浮力之和，小球作加速運(yùn)動(dòng)，由于粘滯力隨球速度增大而逐漸增大，加速度越來(lái)越小，小球在下落很短一段距離后，所受三個(gè)力達(dá)到平衡，小球?qū)⒁詖0勻速下落，此時(shí)有：小球在直徑為D的玻璃管中下落，液體在各方向無(wú)限廣闊的條件不滿足，此時(shí)粘滯系數(shù)的的表達(dá)式可修正為：本實(shí)驗(yàn)就是利用上式計(jì)算蓖麻油粘滯系數(shù)。實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量小球在蓖麻油中勻速下落的速度v0，其它量為已知。直接測(cè)量量是一定溫度下小球勻速下落的高度H和所用時(shí)間t。實(shí)驗(yàn)儀器變溫粘度測(cè)量?jī)x實(shí)驗(yàn)儀器開(kāi)放式PID溫控實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟檢查儀器前面的水位管，將水箱水加到適當(dāng)值。調(diào)節(jié)樣品管底座下的調(diào)節(jié)螺釘，使其鉛直。

3、打開(kāi)溫控儀開(kāi)關(guān)，檢查水是否循環(huán)良好。設(shè)置測(cè)量的溫度。注意：溫控儀溫度達(dá)到設(shè)定值后再等約10分鐘，才能測(cè)液體粘度。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟在樣品管上取定小球勻速下落的標(biāo)志N1、N2。起點(diǎn)N1不要離液面太近，應(yīng)選在離液面5cm以下，終點(diǎn)N2也不要太靠近底部，應(yīng)選在離底部5cm以上，最好在液體的中間取一段10cm。用鑷子夾住小球沿樣品管中心輕輕放入液體，觀察小球是否一直沿中心下落，若樣品管傾斜，應(yīng)調(diào)節(jié)其鉛直。測(cè)量過(guò)程中，盡量避免對(duì)液體的擾動(dòng)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟用停表測(cè)量小球落經(jīng)N1、N2的時(shí)間t，同時(shí)讀出N1、N2間的距離。眼睛應(yīng)與小球以及刻度線處于同一水平位置。要求盡量準(zhǔn)確地判斷出小

4、球通過(guò)N1、N2的時(shí)刻，做到準(zhǔn)而快。實(shí)驗(yàn)全部完成后，用磁鐵將小球吸引至樣品管口，用鑷子夾入蓖麻油中保存，以備下面的同學(xué)實(shí)驗(yàn)使用。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格溫度（?C）時(shí)間（s），距離=m速度(m/s)?(Pa?s)測(cè)量值*?(Pa?s)標(biāo)準(zhǔn)值12345平均200.98625300.45135400.231455055黏度的測(cè)定ρ=7.8×103kg/m3ρ0=0.95×103kg/m3D=2.0×10-2md=1.00×10-3m實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理要求計(jì)算四個(gè)溫度下的黏度；計(jì)算測(cè)量的相對(duì)誤差；將表中黏度?的測(cè)量值在坐標(biāo)紙上作圖，表明粘度隨溫度的變化關(guān)系。注意事項(xiàng)油必須無(wú)氣泡并且靜止

5、，所以盡量不要擾動(dòng)待測(cè)液體;小球應(yīng)沿樣品管的中心軸線垂直下落；小球下落時(shí)應(yīng)輕而穩(wěn)，不要使小球上附著氣泡。思考題落球法能否用于低粘度液體的粘度測(cè)量？如果放入的小球偏離中心軸線，將會(huì)出現(xiàn)什么影響？