液体黏度的测定-实验报告

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1、物理实验报告液体黏度的测定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”。它的方向在接触而内，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，测量吋必须给岀其对应的温度。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

2、度问题。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，算岀黏度。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I古I定，另一圆筒以已知角速度转动，通过所需力矩的测量，算岀黏度。④奥氏黏度计法。己知容积的液体,由已知管径的短管屮自由流出，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。实验一落球法测量液体黏度一、【实验目的】1、了解有关液体黏滞性的知

3、识，学习用落球法测定液体的黏度；2、掌握读数显微镜的使用方法。二、【实验原理】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)o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

4、，设为几由实验可知，黏滞力f与面积S及速度y成正比，而与距离x成反比，即f=/]S-(2-5-1)X式中，比例系数〃即为“黏度”。〃的单位是“帕斯卡•秒”(Ib・s)或kgMY。某些液体黏度的参考值见附录I。当一个小球在液体屮缓慢下落时，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在液体屮下落时速度很小；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(S.G..Stokes)指出，这时的黏滞力为f=67crjvr(2-5-2)式中〃为黏度；孑为小球下落速度；厂为小球半径。此式即著名的“斯托克斯公式

5、”。小球下落时，三个力都在竖肓方向，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。设这时速度为卩，卩称为“终极速度”。此时4、-7irp-p^g=6兀"(2-5-3)式屮，Q为小球密度；Q。是液体密度。由此得Z(p—Po)g厂(2_5_4)9v5MiAI-——一■—__-f'—■■—1一Mi，•‘1图2-5-1落球法测定液体黏度所用的容器我们在实验操作时，并不能完全满足式(2-5-2)所要

6、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〃，液体的高度为〃，小球从圆筒的中心线下落,那么(2-5-4)式应修正为―1(p-p^gd-f]—;;18v(l+2.4—)(l+3.3—)D2H式屮，d为小球直径。由于高度〃的影响实际上很小，可以略掉相应的修正项，乂u二%,0为圆筒上二标线间的距离，方为小球通过距离0所用时间，则上式变为"丄9—P吧(2-5-5)18L(l+2.4—)D由该式即可计算出黏度刁。另外，在实验观测吋式(2-5-2)是否适用，还和其他影

7、响因索有关，对这方面的问题有兴趣的同学请参见附录II。实验二奥氏粘度计测量液体粘滞系数一、【实验目的】掌握奥氏粘度计测定液体粘滞系数的原理和方法。二、【实验仪器】奥氏粘度计、量筒、烧杯、秒表、移液管、洗耳球、温度计、甘油、水等。J1I图1奥氏黏度计三、【实验原理】1.由泊肃叶公式可知，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(1)n/?4AP8〃厶式中R为管道的的截面半径，L为管道的长度，n为流动液体的粘滞系数，忒为管道两端液体的压强差。如果先测出V、R、aP、L,则可以求出流量Q。2•但测量过多容易导

8、致误差偏大，为了避免测量量过多而产生的误差，奥斯瓦尔徳设计出一种粘度计(见图1),采用比较法进行测量。取一种已知粘滞系数的液体和一种待测粘滞系数的液体，设它们的粘滞系数分别为…和口2,令同体积V的两种液体在同样条件下，由于重力的作用通