用落球法測量液體的粘度實(shí)驗(yàn)報(bào)告

用落球法測量液體的粘度實(shí)驗(yàn)報(bào)告粘度液體測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告固體密度的測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告液體粘度的測定思考題牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)報(bào)告篇一:落球法測定液體的粘度化學(xué)物理系05級姓名張亮學(xué)號一、實(shí)驗(yàn)題目:落球法測定液體的粘度二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過用落球法測量油的粘度，學(xué)習(xí)并掌握測量的原理和方法三、實(shí)驗(yàn)原理:實(shí)驗(yàn)原理1(斯托克斯公式的簡單介紹粘滯阻力是液體密度、溫度和運(yùn)動狀態(tài)的函數(shù)。從流體力學(xué)的基本方程出發(fā)可導(dǎo)出斯托克斯公式：粘滯阻力F?6??vr(l)2(n的表示在一般情況下粘滯阻力F是很難測定的。還是很難得到粘度n。為此，考慮一種特殊情況：小球的液體中下落時，重力方向向下，而浮力和粘滯阻力向上，阻力隨著小球速度的增加而增加。最后小球?qū)⒁詣蛩傧侣?，由式?3rr3192?r(???0)g?6??rv(1?2.4)(1?3.3)(1?Re?Re?...)(2)13Rh161080式中P是小球的密度，g為重力加速度，由式(2)得2??9(???0)gr2rr3192v(1?2.4)(1?3.3)(1?Re?Re?...)Rh1610801?18(???0)gd2(3)dd3192v(1?2.4)(1?3.3)(1?Re?Re?...)2R2h161080由對Re的討論，我們得到以下三種情況：⑴當(dāng)ReO.l時，可以取零級解，則式(3)成為1?0?18(???0)gd2(42ddv(1?2.4)(1?3.3)2R2h即為小球直徑和速度都很小時，粘度n的零級近似值。(2)0.1Re0.5時，可以取一級近似解，式(3)成為31?1(1?Re)?1618(???0)gd2ddv(1?2.4)(1?3.3)2R2h?1??0?3dv?0(8)16(3)當(dāng)Re0.5時，還必須考慮二級修正，則式(6)變成31921Re)??2(1?Re?16108018(???0)gd2ddv(1?2.4)(1?3.3)32R2h119dv02?2??1[1??()](9)2270?1四、實(shí)驗(yàn)步驟1(2(用等時法尋找小球勻速下降區(qū)，測出其長度l。用螺旋測微器測定6個同類小球的直徑，取平均值并計(jì)算小球直徑的誤差。3(將一個小球在量筒中央盡量接近液面處輕輕投下，使其進(jìn)入液面時初速度為零，測出小球通過勻速下降區(qū)l的時間t,重復(fù)6次，取平均值，然后求出小球勻速下降的速度。4(測出R、h和P0(三次)及液體的溫度T,溫度T應(yīng)取實(shí)驗(yàn)開始時的溫度和實(shí)驗(yàn)結(jié)束時的溫度的平均值。應(yīng)用式(7)計(jì)算no。5(6(計(jì)算雷諾數(shù)Re，并根據(jù)雷諾數(shù)的大小，進(jìn)行一級或二級修正。選用三種不同直徑的小球進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)。五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄:表5.2.2—1表5.2.2—24注:由于做本次實(shí)驗(yàn)前手意外受傷，打上了石膏，導(dǎo)致數(shù)據(jù)測量時可能有較大的偏差，特此說明，望老師理解。六、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析:小球直徑和時間t的數(shù)據(jù)處理：表5.2.2—3小球勻速下降的速度：7大二?7.2o7?1o?2m/st1?4.583?1o?2m/st2?2.933?1o?2m/st3V中二V小二2、黏滯系數(shù)?0的計(jì)算:將表5.2.2—2中的數(shù)據(jù)代入公式(4)1?0?18(???0)gd2計(jì)算所得值列入表5.2.2—4ddv(1?2.4)(1?3.3)2R2h55.2.2—43、 雷諾數(shù)Re計(jì)算根據(jù)公式Re?Re大球？0.333Re中球?0.273Re小球？0.2192??r計(jì)算得:不確定度的計(jì)算:d大？3.967mm??2.34?10-3mmU大？?n?2.34?10-3?9.55?10-4mmn=6時，t=1.11,?UA?l.ll?9.55?10-4?1.06?10-3mm22(0.004)?(0.01)?BUB???0.0036mmC32-3U?U2?U?3.74?10mmAB所以:d=3.996?0.004mmP=0.68d=3.996?0.008mmP=0.956篇二:實(shí)驗(yàn)10用落球法測液體的粘度實(shí)驗(yàn)10用落球法測液體的粘度［實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?(觀察液體的粘滯現(xiàn)象。2(熟悉用激光光電計(jì)時儀測量物體速度的方法。3(學(xué)會用落球法測液體的粘度。［實(shí)驗(yàn)儀器］激光光電計(jì)時儀、FD-VM-?型落球法液體粘滯系數(shù)測定儀、讀數(shù)顯微鏡等。［實(shí)驗(yàn)原理］一、Stokes公式如果液體是不包含懸浮物或彌散物的均勻的無限廣延的液體，在液體中運(yùn)動的球體不產(chǎn)生渦旋，則球體所受的粘滯阻力為F?6??r?式中r是小球的半徑，u是小球相對液體的速度，n是液體的粘度，單位是Pa?s。上式稱為Stokes公式。二、液體粘度的測定設(shè)小球的密度為P，直徑為d，液體的密度為??，小球勻速運(yùn)動的距離為l，所用時間為t，盛有液體的量筒的內(nèi)徑為D，則有??（????）gdt18l?1?2.4dD?27此式即為在Stokes公式成立的條件下，用落球法測液體粘度的計(jì)算公式。［實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟］1（調(diào)整整個實(shí)驗(yàn)裝置。2（從計(jì)時器上測出6組小球下落的時間間隔t。3（從固定激光器的立柱標(biāo)尺上讀出兩平行激光束之間的距離l。4（用讀數(shù)顯微鏡測量小球的直徑d,在不同方位測6次。5（用游標(biāo)（來自:www.XIelw.Com寫論文網(wǎng):用落球法測量液體的粘度實(shí)驗(yàn)報(bào)告）卡尺測量筒內(nèi)徑D。6（記錄室溫0。［數(shù)據(jù)表格］表10-1用落球法測量液體的粘度數(shù)據(jù)表D-2，l-2，g2p33,p，=1.26X1033,0=18?C［數(shù)據(jù)處理］（????）gdt18l?1?2.4dD?（7.80?1032??3?1.26?10)?9.8015?(2.00?10?28)?23.3?2218?22.36?10?1?2.4?2.00?10?3/6.64?10?1.384Pa?suA(d)??(d6?5i?116i?d)22?(?0.001)?(?0.002)?(?0.001)?-6???0.00063mm?0.63?10m?22230???0.001?0.002?0.001??1229uB(d)??m(d)u(d)?uA(d)?uBd)?223?0.001?10(0.63?10?62?33?0.58?10?6?6m?6)?(0.58?102)2u(t)?uA(t)?10130?(t6?5i?1?)?0.1?0.2?0.0?(?0.2)?(?0.1)?0.0?22222?5.8?10su(l)?uB(l)??m(l)3?0.05?10?23?2.9?101?411??u(t)?2?u(l)?2?2?2.4?2ucr(?)???????????u(d)?ldD?2.4d???????????100%1??5.8?10?2?2?2.9?10?4?2???????????22.36?10?2?23.3?????????222.4???62???????(0.86?10)?3?2?3??2.00?10?6.64?10?2.4?2.00?10????0.2927%?0.3%uc(?)??ucr(?)?1.384?0.2927%?0.00405?0.004Pa?s?100%測量結(jié)果為???uc(?)?(1.384?0.004)Pa?s篇三:用落球法測液體的粘度用落球法測液體的粘度051977賀鵬熱能與動力工程(同濟(jì)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海，上海市，200092)摘要:對粘滯系數(shù)的由來和傳統(tǒng)測量方法進(jìn)行介紹，提出改進(jìn)的方法關(guān)鍵詞:液體粘滯系數(shù)，落球法，升球法引言在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中(如流體的傳輸、液壓傳動、機(jī)器潤滑、船舶制造、化學(xué)原料及醫(yī)學(xué)等方面）常常需要知道液體的粘滯系數(shù)。測定液體粘滯系數(shù)的方法有多種，落球法（也稱斯托克斯法）是最基本的一種。它是利用液體對固體的摩擦阻力來確定粘滯系數(shù)的，可用來測量粘滯系數(shù)較大的液體。一、 傳統(tǒng)方法的介紹原理一個在靜止液體中下落的小球受到重力、浮力和粘滯阻力3個力的作用，如果小球的速度v很小，且液體可以看成在各方向上都是無限廣闊的，則從流體力學(xué)的基本方程可以導(dǎo)出表示?粘滯阻力的斯托克斯公式:??式中d為小球直徑。由于粘滯阻力與小球速度v成正比，小球在下落很短一段距離后，所受3力達(dá)到平衡，小球?qū)⒁詖0勻速下落，此時有:??式中P為小球密度，PO為液體密度。由？式可解出粘度n的表達(dá)式：?本實(shí)驗(yàn)中，小球在直徑為D的玻璃管中下落，液體在各13方向無限廣闊的條件不滿足，此時粘滯阻力的表達(dá)式可加修正系數(shù)（l+2.4d/D），而?式可修正為:當(dāng)小球的密度較大，直徑不是太小，而液體的粘度值又較小時，小球在液體中的平衡速度v0會達(dá)到較大的值，奧西思-果爾斯公式反映出了液體運(yùn)動狀態(tài)對斯托克斯公式的影響:?其中，Re稱為雷諾數(shù)，是表征液體運(yùn)動狀態(tài)的無量綱參數(shù)。??當(dāng)Re小于0.1時，可認(rèn)為？、？式成立。當(dāng)0.IRel時，應(yīng)考慮?式中1級修正項(xiàng)的影響，當(dāng)Re大于1時，還須考慮高次修正項(xiàng)?？紤]?式中1級修正項(xiàng)的影響及玻璃管的影響后，粘度nl可表示為：？由于3Re/16是遠(yuǎn)小于1的數(shù)，將1/(1+3Re/16)按冪級數(shù)展開后近似為1,3Re/16,?式又可表示為：?裝置介紹14?FD-VM-?型落球法液體粘滯系數(shù)測定儀該裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖所示.?激光光電記時器：該儀器的面板圖如圖的右側(cè)所示.由激光電源、直流電源和記時器組成.4圖導(dǎo)管2.激光發(fā)射器A3.激光發(fā)射器B4.激光接收器A5.激光接收器B6.量筒7.計(jì)時器復(fù)位端8.激光信號指示燈9計(jì)時顯示10.計(jì)數(shù)顯示11.電源開關(guān)使用介紹:(1)打開電源開關(guān)，按下復(fù)位鍵，顯示屏上顯示“Fd--”，表示儀器進(jìn)入工作狀態(tài).(2)儀器接收到激光接收器A的第一次觸發(fā)開始計(jì)時,到接收到激光接收器B的第二次觸發(fā)停止計(jì)時.此時間間隔t就是小球勻速下降l距離所用的時間，與下降的次數(shù)分別由顯示屏上顯示出來.內(nèi)容15確定小球在量筒中開始勻速下降的位置.分別將三個小球自液面的中心處由靜止釋放，觀察小球由靜止到勻速下降的全過程，以此來確定小球開始勻速下降的位置.調(diào)整底盤水平、立柱垂直.在實(shí)驗(yàn)架橫梁的中心孔處放置重錘，放下垂線，使重錘的尖端靠近底盤.調(diào)節(jié)底盤的調(diào)平旋鈕，使重錘的尖端對準(zhǔn)底盤的中心凹點(diǎn).這是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵.打開光電計(jì)時器開關(guān)，使其處于工作狀態(tài).接通實(shí)驗(yàn)架上的兩個激光發(fā)射器的電源，調(diào)節(jié)激光發(fā)射器的位置，使紅色激光束平行地對準(zhǔn)垂線?特別要注意激光發(fā)射器A的位置?它的位置一定要比小球開始勻速下降的位置稍下一些.收回重錘和垂線，將裝有被測液體的量筒放置在實(shí)驗(yàn)架底盤中央，使量筒底部外圍與底座上面環(huán)形刻線對準(zhǔn)，并在實(shí)驗(yàn)中保持不變.調(diào)整激光接收器接收孔的位置,使其對準(zhǔn)激光束.激光信號指示燈暗,說明接收器接收到了激光.用一厚紙片進(jìn)行擋光,測試光電門的擋光效果.觀察是光電門能否按時啟動和結(jié)束計(jì)時.將小球放入導(dǎo)管,觀察小球下落時能否擋住激光光線.若不能,可適當(dāng)微調(diào)整激光器和接收器的位置.16?從計(jì)時器上測出6組小球下落的時間間隔t.從固定激光器的立柱標(biāo)尺上讀出兩平行激光束之間的距離l.11.用讀數(shù)顯微鏡測量小球的直徑d,在不同方位上測6次.12.其他各項(xiàng)數(shù)據(jù)由實(shí)驗(yàn)室給出.14.將測量結(jié)果帶入計(jì)算n的最佳測量值?在不考慮g的不確定度的條件下，可由以下公式計(jì)算相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度?因?yàn)镻、P?、D的不確定度很小，可以忽略不計(jì).2.4?u(t)2u(l)22?2ucr(?)???()?()?(?)2u(d)2?tldD?2.4d??1公式中u(t)??u(t)?u(t)?,其中uB(t)由實(shí)驗(yàn)室給出;u(l)?uB(l)???2A2B0.01mm.，其中？u(d)??u(d)?u(d)u(d)?B??A2B12173二、 背景知識粘滯系數(shù)又稱動力粘度，和運(yùn)動粘度、相對粘度和條件粘度一起均是反映流體粘性阻力大小的指標(biāo)。不同流體具有不同的粘滯系數(shù)，粘度一般與壓強(qiáng)的關(guān)系不甚顯著，隨溫度的升高而降低。測量液體粘滯系數(shù)的方法有落球法、轉(zhuǎn)筒法、阻尼振動法。此外，常用的粘度計(jì)還包括毛細(xì)管式、錐板式、超聲波式以及恩式粘度計(jì)。測量粘滯系數(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和國防建設(shè)等領(lǐng)域中具有重要意義。如在工業(yè)上選擇潤滑油、進(jìn)行石油制品檢驗(yàn);化學(xué)上測定高分子化合物的分子量;水利工程中研究流體運(yùn)動;環(huán)境保護(hù)學(xué)上測定流體的雜質(zhì)含量;醫(yī)學(xué)上測定血液的粘滯性便于診斷病變;食品和藥物的生產(chǎn)過程的自動控制以及國防建設(shè)上在對飛機(jī)、船舶、艦艇的模型設(shè)計(jì)等各方面都需要進(jìn)行粘度測試。?1845年英國的數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家斯托克斯(Stokes,SirGeorgeGabriel，1819-1903)和法國的維納(C.L.M.H.Navier)等人分別推導(dǎo)出粘滯流體的動力學(xué)方程，即納維-斯托克斯方程，奠定了傳統(tǒng)流體力學(xué)的基礎(chǔ)。1851年，斯托克斯推導(dǎo)出固體小球通過粘性介質(zhì)中勻速緩慢移動時所受的阻力:F=6nnav0(其中n為粘滯系數(shù))，得出在給定力(重力)的作用下的小球速度,被稱為斯托克斯公式。