液体的体积弹性模量测定

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第28卷第3期Journalof延Y边anb大ia学n学Un报iv(er自si然ty科(N学at版ur)alScience)VO1．28NO．32002年9月Sep．2002文章编号：1004—4353(2002)03—0168—03液体的体积弹性模量测定张凤兰，计新(延边大学理工学院物理系，吉林延吉133002)摘要：用迈克尔逊干涉仪测液体的体积弹性模量，得到甘油的体积弹性模量K=K平均±“(K)=(4．1l±0．18)×10kg／era，且测量值与理论值符合较好

2、．关键词：可压缩性；液体的体积弹性模量；微小位移；显微镜；迈克尔逊干涉仪中图分类号：0552．42l；04—34文献标识码：A液压系统是利用液体作为工作介质来传递动力和信号的，所用的液体一般称作为液压油．液压油的物理、化学性质，尤其是它的力学性质对液压系统的工作影响很大．因此，常常需要测量液体的体积弹性模量．关于液体的体积弹性模量测量很少有报道本文介绍一种用迈克尔逊干涉仪测液体的体积弹性模量的方法．1原理与装置液体具有可压缩性，即受压液体受压后其体积会缩小，液体体积压缩系数的倒数，称为液体的体积弹性模量[，即K=

3、一VzSp，△．(1)为了使K成为正值，故在上式的右边加上了一个负号．作用在封闭液体(甘油)活塞上的外力发生△F变化时，若液体承压面积S不变，则液柱高度有△，z的变化．在这里，体积变化AV=SAh，压力变化△p=AF／S．利用S=寺。把这些关系代人(1)式，可得K一．(2)本实验在室温20℃和标准大气压下，通过测量活塞直径d、液体高度h、液柱高度变化量△^来测定K．实验仪器装置见图1．在实验中，首先往注射器装入待测液体甘油后，待一定时间使油中气泡完全消失，再把针头口封闭．设K为考虑器壁后甘油的等效体积模量，K为甘

4、油的体积模量，有下面公式[2]击K：一K+’K．’(3)r、其中容器玻璃的体积模量K=8×10kg／cm，约为K值的20倍[．所以可把l／K项略去不计，因此K=K．收稿日期：2002—05—27作者简介：张凤兰(1964一)，女(朝鲜族)，吉林延吉人，延边大学理工学院物理系实验师维普资讯http://www.cqvip.com第3期张风兰，等：液体的体积弹性模量测定169图1实验装置图1．固定架2．甘油3．玻璃注射器4．活塞5．托盘6．砝码7．显微镜(显微镜固定在迈克尔逊干涉仪的拖板上，然后把整个迈克尔逊干涉仪立

5、起稳定放置，使显微镜跟拖板上下移动，从而测量上下微小位移变化量)8．刻度线(红色)2步骤与数据处理2．1用卡尺测量活塞直径，用直尺测量液体高度．卡尺的极限误差A=0．002cm，直尺的极限误差A：0．1cm．测量结果见表1．表l活塞直径和流体高度的测量值活塞直径d、液体高度h、液柱高度变化量Ah的标准偏差s、平均值标准偏差s()和合成不确定度“(z)的计算结果见表2．表2标准偏差、平均值标准偏差s(i)和合成不确定度“(z)的计算值2．2在砝码托盘上加3个砝码使液体压缩，再逐次增加砝码使液柱高度变化量呈线性变化．

6、调节显微镜叉丝使与活塞上的刻度线重合并无视差之后，从迈克尔逊干涉仪上读出其位置．逐次增加砝码(每次增加1个共加8个，每个1kg)，同时微调鼓轮使与活塞上的刻度线重合，分别读出其位置，其数据见表3．维普资讯http://www.cqvip.com170延边大学学报(自然科学版)第28卷表3外力变化和液柱高度变化量的测试结果迈克尔逊干涉仪的极限误差A=0．0001mm．把d、h、Ah、△F的值代人公式(2)，得K平均=4．11×10kg／cm．由公式“c()√厂—(—薏——)—2U—2—(一z)[3]，得U(K)=K

7、平均×=0．18×10kg／cm2．K=K平均±“(K)=(4．11±0．18)×10kg／cm．测量值与理论值(4．359×10kg／cm)[]符合较好．3结果讨论本仪器装置直观简单，准确度高，可以应用于大学基础物理实验课——通过实验了解液体的可缩性．由数据可知，不很大的力的某一变化范围区间与微小位移的变化量成线性关系，从而用逐差法处理数据可求得液体(油类且具有粘性液体的)体积弹性模量．参考文献：[1]吴凤英．大学物理实验[M]．长沙：湖南大学出版社，2000．[2]章宏甲，周邦俊．金属切削机床液压传动[M]．

8、第2版(修订本)．南京：江苏科学技术出版社，1985，7[3]杨述武．普通物理实验[M]．第3版．北京：高等教育出版社，2000．[4]本社编委会．物理学大辞典[M]．台中市：人文出版社，1979，10．MeasurementofLiquidBulkModulusofElasticityZHANGFeng—lan，JIXin(DepartmentQ厂Physics，Col