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《落球法測量液體的黏滯系數(shù)實驗報告.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、實驗名稱：落球法測量液體的黏滯系數(shù)實驗?zāi)康模簻y定蓖麻油的黏滯系數(shù)。實驗器材：變溫黏度測量儀，溫控實驗儀，秒表，螺旋測微器，鋼球若干。(溫控試驗儀)（變溫粘度儀）實驗原理:如圖1，質(zhì)量為m的金屬小球在黏滯液體中下落時，它會受到三個力，分別是小球的重力G，小球受到的液體浮力F和黏滯阻力?。如果液體的黏滯性較大，小球的質(zhì)量均勻、體積較小、表面光滑，小球在液體中下落時不產(chǎn)生漩渦，而起下落速度較小，則小球所受到的黏滯阻力為?（斯托克斯公式）（圖一）其中是液體的黏度，是小球的直徑，是小球在流體中運動時相對于流體的速度。當(dāng)小球開始下落時，速度較小，所受到的黏滯阻力也較小，這時小球的重力大于浮力和黏滯阻力
2、之和，小球做加速運動；隨著小球速度的增加，小球所受到的黏滯阻力也隨著增加，當(dāng)小球的速度達到一定的數(shù)值（稱收尾速度）時，三個力達到平衡，小球所受合力為零，小球開始勻速下落，此時?即式中分別表示小球的質(zhì)量和體積，表示液體的密度。如用表示小球的密度，則小球的體積為小球的質(zhì)量為代入并整理得本實驗中，小球在直徑為D的玻璃管中下落，液體在各方向無限廣闊的條件不滿足，此時黏滯阻力的表達式可加修正系數(shù)，而可修正為：當(dāng)小球的密度較大，直徑不是太小，而液體的黏度值又較小時，小球在液體中的平衡速度會達到較大的值，奧西斯-果爾斯公式反映出了液體運動狀態(tài)對斯托克斯公式的影響：?其中稱為雷諾數(shù)，是表征液體運動狀態(tài)的無
3、量綱參數(shù)。當(dāng)小于0.1時，可認(rèn)為?、成立。當(dāng)時，應(yīng)考慮?中1級修正項的影響，當(dāng)大于1時，還需考慮高級修正項?？紤]?中1級修正項的影響及玻璃管的影響后，黏度可表示為：由于是遠(yuǎn)小于1的數(shù)，將按冪級數(shù)展開后近似為，又可表示為：已知或測量得到等參數(shù)后，由計算黏度，再由計算，若需計算的1次修正，則由計算經(jīng)修正的黏度。實驗步驟：1.檢查儀器后面的水位管，將水箱的水加到適當(dāng)值平常加水從儀器頂部的注水孔注入。如水箱排空后第1次加水，應(yīng)該用軟管從出水孔將水經(jīng)水泵加入水箱，以便排出水泵內(nèi)的空氣，避免水泵空轉(zhuǎn)（無循環(huán)水流出）或發(fā)出嗡鳴聲。2.設(shè)定PID參數(shù)若對PID調(diào)節(jié)原理及方法感興趣，可在不同的升溫區(qū)段有意改
4、變PID參數(shù)組合，觀察參數(shù)改變對調(diào)節(jié)過程的影響，探索最佳控制參數(shù)。若只是把溫控儀作為實驗工具使用，則保持儀器設(shè)定的初始值，也能達到較好的控制效果。3.測定小球直徑由及可見，當(dāng)液體黏度及小球密度一定時，雷諾數(shù)∝。在測量蓖麻油的黏度時建議采用直徑1～2mm的小球，這樣可不考慮雷諾修正或只考慮1級雷諾修正。用螺旋測微器測定小球的直徑d，將數(shù)據(jù)記錄入表中。4.測定小球在液體中下落速度并計算黏度溫控儀溫度達到設(shè)定值后再等約10min，使樣品管中的待測液體溫度與加熱水溫完全一致，才能測液體黏度。用鑷子夾住小球沿樣品管中心輕輕放入液體，觀察小球是否一致沿中心下落，若樣品管傾斜，應(yīng)調(diào)節(jié)其鉛直。測量過程中，
5、盡量避免與液體的擾動。用秒表測量小球落經(jīng)一段距離的時間t，并計算小球速度,用或計算黏度，記入表中。在表中，列出了部分溫度下黏度的標(biāo)準(zhǔn)值，可將這些溫度下黏度的測量值與標(biāo)準(zhǔn)值比較，并計算相對誤差。將表中的測量值在坐標(biāo)紙作圖，表明黏度隨溫度的變化關(guān)系。相對誤差：％=5.75％％=2.59％實驗全部完成后，用磁鐵將小球吸引至樣品管口，用鑷子加入蓖麻油中保存，以備下次實驗使用。實驗數(shù)據(jù)記錄:小鋼球的直徑次數(shù)12345678平均值黏度的測定溫度/時間/s速度/(m/s）η（測量值）/（Pa.s）*η（標(biāo)準(zhǔn)值）/（Pa.s）12345平均3025.5326.4725.7126.4426.0026.037
6、.979×100.4250.4513521.3821.0619.8420.0019.7520.419.799×100.3474013.0914.0213.5914.9714.8013.481.471×100.2250.2314511.0310.7210.6210.3110.6610.671.874×100.181根據(jù)得
