液体黏度的测定-实验报告.doc

羄羃薆膀膇羆蒈物理实验报告蚇蚃蚁膁薀蚂肆液体黏度的测定肆蒃羇罿蚈蒄莅各种实际液体都具有不同程度的黏滞性。当液体流动时,平行于流动方向的各层流体之间,其速度都不相同,即各层间存在着滑动,于是在层与层之间就有摩擦力产生。这一摩擦力称为“黏滞力”。它的方向在接触面内,与流动方向相反,其大小与接触面面积的大小及速度梯度成正比,比例系数称为“黏度”(又称黏滞系数,viscosity)。它表征液体黏滞性的强弱,液体黏度与温度有很大关系,测量时必须给出其对应的温度。在生产上和科学技术上,凡是涉及流体的场合,譬如飞行器的飞行、液体的管道输送、机械的润滑以及金属的熔铸、焊接等,无不需要考虑黏度问题。蒆膄蚄肀螆螂袂测量液体黏度的方法很多,通常有:①管流法。让待测液体以一定的流量流过已知管径的管道,再测出在一定长度的管道上的压降,算出黏度。②落球法。用已知直径的小球从液体中落下,通过下落速度的测量,算出黏度。③旋转法。将待测液体放入两个不同直径的同心圆筒中间,一圆筒固定,另一圆筒以已知角速度转动,通过所需力矩的测量,算出黏度。④奥氏黏度计法。已知容积的液体,由已知管径的短管中自由流出,通过测量全部液体流出的时间,算出黏度。本实验基于教学的考虑,所采用的是奥氏黏度计法。羅羄莈膁腿膆艿实验一落球法测量液体黏度莅蚅蒃罿芇袂肈一、【实验目的】螄蒅蝿羀蚀薄蒃1、了解有关液体黏滞性的知识,学习用落球法测定液体的黏度;蒇袁膂肂螈羁芁2、掌握读数显微镜的使用方法。袇蚂羆衿袆芆罿二、【实验原理】莆莂羁袀艿羁袅将液体放在两玻璃板之间,下板固定,而对上板施以一水平方向的恒力,使之以速度v匀速移动。黏着在上板的一层液体以速度v移动;黏着于下板的一层液体则静止不动。液体自上而下,由于层与层之间存在摩擦力的作用,速度快的带动速度慢的,因此各层分别以由大到小的不同速度流动。它们的速度与它们与下板的距离成正比,越接近上板速度越大。这种液体流层间的摩擦力称为“黏滞力”(viscosityforce)。设两板间的距离为x,板的面积为S。因为没有加速度,板间液体的黏滞力等于外作用力,设为f。由实验可知,黏滞力f与面积S及速度v成正比,而与距离x成反比,即螅膂莇羂莇螄袆(2-5-1)膅袃羄蝿螀肁螀式中,比例系数η即为“黏度”。η的单位是“帕斯卡·秒”(Pa·s)或kg·m-1·s-1。某些液体黏度的参考值见附录Ⅰ。蚄薃螈螀袈蒆蝿当一个小球在液体中缓慢下落时,它受到三个力的作用:重力、浮力和黏滞力。如果小球的运动满足下列条件:①在液体中下落时速度很小;②球体积很小;③液体在各个方向上都是无限宽广的,斯托克斯(..Stokes)指出,这时的黏滞力为芈莄螃袂羆膁羇(2-5-2)螇肄腿虿荿羃羄式中η为黏度;v为小球下落速度;r为小球半径。此式即著名的“斯托克斯公式”。小球下落时,三个力都在竖直方向,重力向下,浮力和黏滞力向上。由式(2-5-2)知,黏滞力是随小球下落速度的增加而增加的。显然,如小球从液面下落,开始是加速运动,但当速度达到一定大小时,三个力的合力为零,小球则开始匀速下落。设这时速度为v,v称为“终极速度”。此时膆袄薂螁蒇芁蒄(2-5-3)薆薅芅螂蝿蚅蒀式中,ρ为小球密度;ρ0是液体密度。由此得肅莅芀蕿袈莁羈(2-5-4)蒄螁蚆蚁肆肃肂袄薂莃蚂荿蒁袃图2-5-1落球法测定液体黏度所用的容器薇节肇葿蒇袅芀我们在实验操作时,并不能完全满足式(2-5-2)所要求的条件。首先液体不是无限宽广的,是放在如图2-5-1所示的容器中的,因此就不能完全不考虑液体边界的影响。设圆筒的直径为D,液体的高度为H,小球从圆筒的中心线下落,那么(2-5-4)式应修正为羇肃肂薁衿薀螅蒆螃蒈薂羈芃蒅式中,d为小球直径。由于高度H的影响实际上很小,可以略掉相应的修正项,又,L为圆筒上二标线间的距离,t为小球通过距离L所用时间,则上式变为袅薃袁莀莀薀节(2-5-5)芅芄衿蒁蒈羅羀由该式即可计算出黏度η。蚄肄袄薂薇蚀袇另外,在实验观测时式(2-5-2)是否适用,还和其他影响因素有关,对这方面的问题有兴趣的同学请参见附录Ⅱ。莇螄羆莀罿蚇薃实验二奥氏粘度计测量液体粘滞系数袇蒅蚃莁肇螀螂芆羁莇蒂蒀膅蚁一、【实验目的】蚆螂蒂芀薈袀袈掌握奥氏粘度计测定液体粘滞系数的原理和方法。肅蒂螈芁蚇袆羆二、【实验仪器】薄膂膀莃聿羀膁奥氏粘度计、量筒、烧杯、秒表、移液管、洗耳球、温度计、甘油、水等。羄羃膈膀膇莄蒁蚇蚃芃膁薀肀蚅图1奥氏黏度计肆蒃莅罿蚈肆肄三、【实验原理】,当液体在一段水平圆形管道中作稳定流动时,单位时间内流出圆管的液体体积为羅羄螆膁腿蒄羈(1)芈薈螁袂膁腿螇式中R为管道的的截面半径,L为管道的长度,η为流动液体的粘滞系数,∆P为管道两端液体的压强差。如果先测出V、R、∆P、L,则可以求出