測量液體黏度實驗報告

測量液體黏度實驗報告測量液體黏度實驗報告測量液體黏度實驗報告液體黏度得測量物理學(xué)系引言黏滯性就就是指液體、氣體和等離子體內(nèi)部阻礙其相對流動得一種特性。如果在流動得流體中平行于流動方向?qū)⒘黧w分成流速不同得各層,則在任何相鄰兩層得接觸面上就有與面平行而與相對流動方向相反得阻力或曳力存在。液體得黏度在醫(yī)學(xué)、生產(chǎn)、生活實踐中都有非常重要得意義。例如,許多心血管疾病都與血液得黏度有關(guān);石油在封閉得管道中輸送時,其輸運特性與黏滯性密切相關(guān)。本實驗旨在學(xué)會使用毛細管和落球法測定液體黏度得原理并了解分別適用范圍,掌握溫度計、密度計、電子秒表、螺旋測微器、游標(biāo)卡尺得使用,并學(xué)會進行兩種測量方法得誤差分析。實驗原理落球法當(dāng)金屬小圓球在黏性液體中下落時,她受到3個力,重力mg、浮力和粘滯阻力。如果液體無限深廣,在下落速度v較小下,粘滯阻力F有斯托克斯公式Ｆ=6(１)ｒ就就是小球得半徑;稱為液體得黏度,其單位就就是Pa·s、小球剛進入時重力大于浮力和粘滯阻力之和,運動一段時間后,速度增大,達到三個力平衡,即mg＝+６(2)于就就是小球作勻速直線運動,由(2)式,并用代入上式,并因為待測液體不能滿足無限深廣得條件,為滿足實際條件而進行修正得(3)其中為小球材料得密度,ｄ為小球直徑,ｌ為小球勻速下落得距離,t為小球下落l距離所用得時間,D為容器內(nèi)徑,H為液柱高度。毛細管法若細圓管半徑為r,長度為L,細管兩端得壓強差為,液體黏度為,則其流量Ｑ可以由泊肅葉定律表示:(4)由泊肅葉定律,再加上圖1毛細管黏度計當(dāng)毛細管沿豎直位置放置時,應(yīng)考慮液體本身得重力作用。因此,圖1毛細管黏度計(５)本實驗所用得毛細管黏度計如圖１所示,實驗時將一定量得液體注入右管,用吸球?qū)⒁后w吸至左管。保持黏度計豎直,然后讓液體經(jīng)毛細管流回右管。設(shè)左管液面在C處時,右管中液面在D處,兩液面高度差為H,CA間高度差為ｈ1,BD間高度差為ｈ2。因為液面在CA及ＢＤ兩部分中下降及上升得極其緩慢(管泡半徑遠大于毛細管半徑),液體內(nèi)摩檫損耗極小,故可近似作為理想液體,且流速近似為零。設(shè)毛細管內(nèi)液體得流速為v,由伯努利方程可推得 (6)由于實際情況下不易測量,本實驗采用比較測量法,即使用同一支毛細管黏度計,測兩種不同液體流過毛細管得時間。測量時取相同得體積密度分別為和得兩種液體,分別測出兩種液體得液面從C降到Ａ(體積為V)所需得時間ｔ1和t２,由于r、V、L都就就是定值,因此可得下式和(7)(７)中得兩式相比可得 (８)式中和分別為兩種不同液體得黏度,若已知、和,只要測出ｔ１和t2就可求出第二種液體得黏度。這種方法就叫做比較測量法。實驗裝置及過程實驗裝置落球法:落球法黏度測量儀1套(包括鐵架臺,盛有蓖麻油得長試管和鉛垂線);千分尺、游標(biāo)卡尺各1把,電子秒表1只(型號１200３-１A),玻璃皿１個;1m鋼尺,盛有蓖麻油得量筒１個(內(nèi)懸溫度計、密度計各1根)。毛細管法:奧氏黏度計;分析純無水乙醇、蒸餾水;密度計、溫度計、秒表;燒杯、移液管、洗耳球;實驗過程落球法:調(diào)節(jié)玻璃圓筒鉛直。調(diào)整標(biāo)志線位置,用鋼尺測量并記錄位置,此實驗中選了三條。投下第1顆小鋼珠前記錄室溫,測完最后１顆小鋼珠得下落時間后再記錄油溫,兩者求平均;分別測量5顆小鋼珠得直徑和勻速運動部分得下落時間。毛細管法:用移液管將5、00ml得蒸餾水注入黏度計右管中,然后將蒸餾水吸至左管且使液面高于C刻痕以上。記下液面自C降到Ａ所用時間t1,并重復(fù)五次取ｔ1得平均值;將水倒出并用酒精洗滌黏度計,用移液管將5、00ml得酒精注入黏度計右管中,重復(fù)上述步驟,測出酒精液面自C降到Ａ所用得時間t2,重復(fù)測5次;實驗過程中要觀察溫度得變化和記錄溫度T。用密度計測量水得密度,并分別從附表中查得酒精得密度和水得黏度。實驗結(jié)果及分析落球法:千分尺零點:-0、039mm,游標(biāo)卡尺零點０、0０cｍ,Ｔ1=26、5℃,A點高度５０、00cm,Ｂ點高度４0、00cm,C點高度１０、０0cm預(yù)實驗表1:小球直徑０、979mｍ時經(jīng)過ＡBC三點得時刻位置/cmABC時刻/分秒0分0秒0分22秒961分31秒85時間ｔ/ｓ02２、9６91、85表2:小球直徑１、4８1mm時經(jīng)過AＢC三點得時刻位置/cmABＣ時刻/分秒0分0秒0分９秒３００分37秒４1時間t/s0９、303７、4１表3:小球直徑０、982ｍm時經(jīng)過ABC三點得時刻位置/cmABC時刻/分秒0分０秒０分22秒９5１分31秒06時間t/ｓ0２2、9591、06分析:(1)第一組時觀察小球下落發(fā)現(xiàn)并沒完全調(diào)整鉛直,于就就是進行調(diào)整,由第一組和第三組數(shù)據(jù)可以看出,第三組就就是調(diào)整后得,時間比第一組小,符合推理。(2)選擇小球大小:由實驗原理中得公式,得到勻速運動時得速度v得表達式為,則,即。由第二第三組可以看出,直徑越大下落越快,實驗觀察符合推理。則為了減小時間得相對誤差,一方面將ｌ取值大些,取為３０、０0ｃｍ。另一方面,選擇使t長一些,即v小一些,那么就要選相對小得球。于就就是在接下來均選擇直徑在1、01到1、０2mm得小球進行試驗。T２=25、2℃,,,,油柱高度H=56、３9ｃm表４:各小球直徑及在ＢC段運動時間記錄表序號直徑記錄/ｍm直徑真實值／mmtＢ／分秒ｔＣ/分秒/s1０、９8９AVERAGE()＼#"0、00"1、02８６6、7７20、97５1、０14６8、０2３０、96９1、008６8、３9４０、9741、0１3６7、135０、9791、01867、６６平均=AVEＲAGE(AＢOＶE)0、9７７＝AVERAGＥ(ABOVE)1、０1６=AVERＡGE(ABOVＥ)67、59表5:圓筒內(nèi)徑測量記錄表序數(shù)１２3４5平均圓筒內(nèi)徑/mm26、0０２6、1０２5、702６、1０２5、８２＝ＡVＥＲAGＥ(LＥFT)25、94數(shù)據(jù)處理:把數(shù)據(jù)代入公式(3),則=0、78不確定度得計算:,,,其中分度１mｍ,取,不確定度限值0、01５mm因為D,Ｈ對不確定度影響極小,所以計算時忽略掉:于就就是誤差分析:(1)實驗中放小球要先浸入油中再釋放以保證初速度為零,若釋放時與油面有距離,可能引起湍流。(２)秒表使用由于人得反應(yīng)時間差異,可能引入很大誤差。(3)其她因素已在不確定度計算中得以體現(xiàn)。(建議:若使用電子設(shè)備,如光電門等裝置記錄時間和位置得話會提高很大精度)毛細管法:室溫初溫２5、0℃,液體體積5、00ml,水得密度0、962g/cm3,室溫末溫2２、8℃,酒精溫度21、0℃,水溫度20、8℃表6:毛細管法測量液體黏度時間記錄表序數(shù)蒸餾水酒精ｔ１/分秒ｔ1／ｓｔ２/分秒t2/ｓ188、１21３4、８52８８、０6134、８8387、841３5、19４87、69135、41588、8913５、47平均值=AVＥRAGE(ＡBOVE)8８、1２=AVＥRAＧE(ＡBOVE)135、16數(shù)據(jù)處理:,于就就是有誤差分析:(1)酒精與水體積不一致,可能由以下幾個原因造成:酒精揮發(fā);洗滌后黏度計中液體并未全部流出;在移液管中殘留量不同。(2)實驗進行時正值秋天,而且時間就就是下午四點左右,溫度下降很快,所以實驗進行過程當(dāng)中溫度有變化。(３)實驗中密度計測出水得密度為0、962g/cm３,與1差別很大(4)其她因素在不確定度計算中有體現(xiàn)。實驗結(jié)論通過實驗了解了黏度得物理意義,并用落球法和毛細