用落球法測定液體粘度

1、用落球法測定液體粘度,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：,斯托克斯定律成立的條件有以下5個(gè)方面： 1）媒質(zhì)的不均一性與球體的大小相比是很小的； 2）球體仿佛是在一望無涯的媒質(zhì)中下降； 3）球體是光滑且剛性的； 4）媒質(zhì)不會在球面上滑過； 5） 球體運(yùn)動很慢，故運(yùn)動時(shí)所遇的阻力系由媒質(zhì)的粘滯性所致，而不是因球體運(yùn)動所推向前行的媒質(zhì)的慣性所產(chǎn)生。,當(dāng)質(zhì)量為、體積為的小球在密度為的液體中下落時(shí)，作用在小球上的力有三個(gè)，即：（1）重力 ，（2）液體的浮力 ，（3）液體的粘性阻力 。這三個(gè)力都作用在同一鉛

2、直線上，重力向下，浮力和阻力向上。,球剛開始下落時(shí)，速度很小，阻力不大，小球作加速度下降。隨著速度的增加，阻力逐漸加大，速度達(dá)一定值時(shí)，阻力和浮力之和將等于重力，那時(shí)物體運(yùn)動的加速度等于零，小球開始勻速下落，即,此時(shí)的速度稱為終極速度。由此式可得,令小球的直徑為d，將 ， ， 代入上式，得,（2）,由于液體在容器中，而不滿足無限寬廣的條件，這時(shí)實(shí)際測得的速度和上述式中的理想條件下的速度之間存在如下關(guān)系：,式中為盛液體圓筒的內(nèi)直徑，為筒中液體的深度，將（3）式代入（2）式得出,（3）,實(shí)驗(yàn)器材,ND-1型液體粘度系數(shù)測定儀、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、米尺、秒表、水銀溫度計(jì)、密度計(jì)、鑷子、小鋼球等,液

3、體的粘滯系數(shù)測量裝置示意圖及原理圖,實(shí)驗(yàn)步驟,1、調(diào)整粘滯系數(shù)測定儀及實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 （1）調(diào)整底盤水平，在儀器橫梁中間部位放重錘部件，調(diào)節(jié)底盤旋鈕，使重錘對準(zhǔn)底盤的中心圓點(diǎn)。 （2）將實(shí)驗(yàn)架上的上、下兩個(gè)激光器接通電源，可看見其發(fā)出紅光。調(diào)節(jié)上、下兩個(gè)激光器，使其紅色激光束平行地對準(zhǔn)錘線。 （3）收回重錘部件，將盛有被測液體的量筒放置到實(shí)驗(yàn)架底盤中央，并在實(shí)驗(yàn)中保持位置不變。 （4）在實(shí)驗(yàn)架上放上鋼球?qū)Ч堋Ｐ∏蛴靡颐?、酒精混合液清洗干凈，擦干備用?（5）將小球放入鋼球?qū)Ч?，看其是否能阻擋光線，若不能，則適當(dāng)調(diào)整激光器位置。,2、用溫度計(jì)測量油溫，在全部小球下落完后再測量一次油溫，取平均值作為實(shí)際

4、油溫。,3、用液體密度計(jì)測量甘油的密度，用游標(biāo)卡尺測量筒的內(nèi)直徑,用卷尺測量油柱深度H。,4、測量下落小球的勻速運(yùn)動速度 （1）測量上下兩個(gè)激光束之間的距離。 （2）用激光光電門與電子記時(shí)儀測量下落時(shí)間。 5、計(jì)算液體的粘度及標(biāo)準(zhǔn)不確定度。,3、操作中的注意事項(xiàng),1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，油中應(yīng)無氣泡。 2） 因?yàn)橛偷恼扯入S溫度改變會發(fā)生顯著變化，因此，實(shí)驗(yàn)中不要用手捧摸圓筒，以盡力保證實(shí)驗(yàn)中油溫恒定。每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)隨時(shí)記錄油的溫度。 3）小球放入時(shí)應(yīng)輕而穩(wěn)，不要使小球上附著氣泡，并且小球應(yīng)沿各圓筒的中心軸線下落。 4）測量時(shí)間時(shí)，眼睛應(yīng)與小球處于水平位置。,4、數(shù)據(jù)處理,幾何參數(shù)的測量（小球的密度= =7.90 Kg/m3，油的密度 =0.958 Kg/m3）,實(shí)驗(yàn)過程中小球下落的時(shí)間 T1= 0C ，T2= 0C,5 數(shù)據(jù)處理要求,（1）利用 計(jì)算,（2）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不確定度,計(jì)算 ， ，, ，計(jì)算 ，,計(jì)算 ， ，,計(jì)算 ， ， ，,計(jì)算 其中 ， ， ，,（3）給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果：,The