5.用电子天平测量20个小球的质量,求其平均质
盘上,并移动量筒使其处于底盘中央位置;将落 球导管安放于横梁中心,两光电门接收端调整至
量m 。 6、 计算小球的密度 ' 。
正对发射光(可参照上述测试仪使用说明校准两 7.用卷尺测量光电门的距离 L ;测量10次小球下
光电门)。待液体静止后,将小球用镊子从导管中 落的时间,并求其平均值时间 s 。
(或粘滞系数),它的方向平行于接触面,其大小与 尺、螺旋测微器、电子天平、游标卡尺、钢球
速度梯度及接触面积成正比,比例系数η称为粘 若干。
度,它就是表征液体粘滞性强弱的重要参数。液 四、实验原理
体的粘滞系数与人们的生产,生活等方面有着密
处在液体中的小球受到铅直方向的三个
切的关系,比如医学上常把血粘度的大小做为人 力的作用:小球的重力 mg ( m 为小球质量)、液
当小球的密度较大,直径不就是太小,而液
体的粘度值又较小时,小球在液体中的平衡速度
小球在起初下落时,由于速度较小,受到的 阻力也就比较小,随着下落速度的增大,阻力也 随之增大。最后,三个力达到平衡,即
(2)
此时,小球将以 v0 作匀速直线运动,由(2)式可得:
(3)
令小球的直径为 d ,并用
m
6
d 3' , v0
(7)
当Re<0、1时,可认为(1)、(5)式成立;当0、
1<Re<1 时,应考虑(6)式中1级修正项的影响,
当Re大于1时,还须考虑高次修正项。
距离, t 为小球下落 l 距离所用的时间。
考虑(6)式中1级修正项的影响及玻璃管的影响
实验过程中,待测液体放置在容器中,故无 法满足无限深广的条件,实验证明上式应进行如 下修正方能符合实际情况:
3.用螺旋测微器测量20个小球的直径,求其平均
通测试仪电源,此时可以瞧到两光电门的发射端 值 d 。
发出红光线束。调节上下两个光电门发射端,使 4、 计算 d 的方差,去除不合格的小球,重新选择
两激光束刚好照在线锤的线上;
其她小球,重复3、4,直到所有小球合格。
(3)收回线锤,将装有测试液体的量筒放置于底
落球法测量液体粘滞系数
8.用游标卡尺测量量筒内径 D 。
9、 测量液柱高度H。
10.相关量代入公式(5),计算液体的粘滞系数 ,
并与该温度T 下的粘滞系数相比较。不同温度
下的蓖麻油的粘滞系数可参照附表1。
参考:
钢球平均密
度: ' 9.725 10 3 kg / m3
蓖麻油出厂密
度: 0.97 10 3 kg / m3
后,粘度1 可表示为:
(8)
由于 3Re/16 就是远小于1的数,将
落球法测量液体粘滞系数
1/(1 3Re/16) 按幂级数展开后近似为
计算的 Re 的1级修正,则由(9)式计算经修正的
1-3Re/16,(8)式又可表示为:
1
3 16
v0 d
(9)
已知或测量得到 ' 、 、 D 、 d 、 v0 等参数
体血液健康的重要标志之一。又如,石油在封闭 体作用于小球的浮力 gV (V 就是小球体积,
管道中长距离输送时,其输运特性与粘滞性密切 就是液体密度)与粘滞阻力 F (其方向与小球运
相关,因而在设计管道前,必须测量被输石油的 动方向相反)。如果液体无限深广,在小球下落速
粘度。
度 v 较小情况下,有
测量液体粘度可用落球法,毛细管法,转筒
l t
,r
d 2
代入(3)式得
(4)
其中 ' 为小球材料的密度, l 为小球匀速下落的
v0 会达到较大的值,奥西思-果尔斯公式反映出
了液体运动状态对斯托克斯公式的影响:
F
6v0r(1
3 16
Re
19 1080
Re 2
...)
(6)
其中,Re称为雷诺数,就是表征液体运动状态的
无量纲参数。
Re
dv0
粘度1 。在国际单位制中, 的单位就是Pa·s(帕 斯卡·秒),在厘米,克,秒制中, 的单位就是P(泊)
或cP(厘泊),它们之间的换算关系就是:
后,由(5)式计算粘度 ,再由(7)式计算 Re ,若需 1Pa·s = 10P = 1000cP
(10)
五、实验内容
放入,观察能否挡住两光电门光束(挡住两光束
1、 测试架调整
时会有时间值显示),若不能,适当调整光电门的
(1)将线锤装在支撑横梁中间部位,调整粘滞系
位置。
数测定仪测试架上的三个水平调节螺钉,使线锤 对准底盘中心圆点; (2)将光电门按仪器使用说明上的方法连接。接
2.用温度计测量待测液体温度T0 ,当全部小球投 下后再测一次液体温度T1 ,求其平均温度T 。
六、实验注意事项
1、测量时,将小球用毛巾擦拭干净;
2、等被测液体稳定后再投放小球;
3、全部实验完毕后,将量筒轻移出底盘中心位置
后用磁钢将钢球吸出,将钢球擦拭干净,以备下
次实验用。
落球法测量液体粘滞系数
七、实验记录
小球的直径测量
小球个数
小球直径
小球个数
小球直径
1
3、003
11
2、998
2
2、995
12
2、990
3
2、990
13
2、990
4
2、995
14
3、000
5
3、005
15
3、000
6
3、010
16
3、010
7
2、985
17
2、998
8
3、030
18
2、995
9
2、997
19
2、995
平均值
2、996
数据记录
仪器
光电门 螺旋测微器 游标卡尺
电子天平 卷尺
温度计
精度
0 、 0、001mm 0、05mm 0、001g 1mm
1℃
0001s
测量量 时间t 钢球直径d 圆筒直径D 小球质量m 液面高度H 温度
次数
时间t/s
D=
H=
起始 终止
落球法测量液体粘滞系数
1(6)
2、5040 2、4824 0、0661m 0
落球法测量液体粘滞系数
落球法测量液体的粘滞系数实验报告
一、问题背景
2.学习激光光电门的校准方法。
液体流动时,平行于流动方向的各层流体速 3.用落球法测量蓖麻油的粘滞系数。
度都不相同,即存在着相对滑动,于就是在各层 三、实验仪器
之间就有摩擦力产生,这一摩擦力称为粘滞力
DH4606落球法液体粘滞系数测定仪、卷
(1)
法等方法,其中落球法适用于测量粘度较高的透 明或半透明的液体,比如:蓖麻油、变压器油、甘
上式称为斯托克斯公式,其中 r 就是小球的半
径; 称为液体的粘度,其单位就是 Pa s 。
油等。
二量。
落球法测量液体粘滞系数
(5)
其中 D 为容器内径, H 为液柱高度。