用落球法测定液体粘度
3、操作中的注意事项 1)实验时,油中应无气泡。 2) 因为油的粘度随温度改变会发生显著变化, 因此,实验中不要用手捧摸圆筒,以尽力保证 实验中油温恒定。每次实验结束时,应随时记 录油的温度。 3)小球放入时应轻而稳,不要使小球上附着 气泡,并且小球应沿各圆筒的中心轴线下落。 4)测量时间时,眼睛应与小球处于水平位置。
u A (l ) , uB (l ) , uc (l ) ④计算 l ,
2 2 2 2 2 2 2 2 ' ) u ( ) ( ) u ( d ) ( ) u ( t ) ( ) uc (l ) c c c ( ' ) d t l
⑤计算
此时的速度称为终极速度。由此式可得
(m V ) g 6 r
令小球的直径为d,将
1 m d 3 ' 6
( ' ) gd 2t 18l
l d v , r 代入上式,得 , t 2
(2)
由于液体在容器中,而不满足无限 宽广的条件,这时实际测得的速度 和上述式中的理想条件下的速度之 间存在如下关系:
( ' ) gd 2t 1 d d 18l (1 2.4 )(1 1.6 ) D H
计算
(2)计算标准不确定度 ' ' ' u ( uB ( ) , c ) ①计算 u A ( ) ,
uc (d ) ② uA (d ) 0 ,计算uB (d ) , uA (t ) ,uB (t ) ③计算 t ,
其中
uc ( ) (
gd 2t ( ' ) 18l
2( ' ) gtd ( ' ) gd 2 ( ' ) gd 2t (1)l 2 , , ,l d 18l t 18l 18
(3)给出实验结 果:
4、数据处理
测量量 测量次第 平均值
1
圆筒直径m) 下落距离m) 小球直径 d(cm) 几何参数的测量(小球的密度=
2
3
4
5
=7.90103 Kg/m3,油的密度 =0.958 103Kg/m3)
2 3 4 5 6次 (s)1实验过程中小球下落的时间
T1=
0C
,T2=
0C
5 数据处理要求 (1)利用
当质量为、体积为的小球在密 度为的液体中下落时,作用在 小球上的力有三个,即:(1) 重力 mg ,(2)液体的浮 力 Vg ,(3)液体的粘性阻 力 6 r 。这三个力都作用 在同一铅直线上,重力向下, 浮力和阻力向上。 球刚开始下落时,速度很小,阻力不大,小 球作加速度下降。随着速度的增加,阻力逐渐加 大,速度达一定值时,阻力和浮力之和将等于重 力,那时物体运动的加速度等于零,小球开始匀 速下落,即 mg Vg 6 r
d d 0 (1 2.4 )(1 1.6 ) D H
(3)
式中为盛液体圆筒的内直径,为筒中液体的深度, 将(3)式代入(2)式得出
( ' ) gd 2t 1 d d 18l (1 2.4 )(1 1.6 ) D H
实验器材 ND-1型液体粘度系数测定仪、游标卡尺、螺旋测微器、 米尺、秒表、水银温度计、密度计、镊子、小钢球等
2、用温度计测量油温,在 全部小球下落完后再测量一 次油温,取平均值作为实际 油温。 3、用液体密度计测量甘油 的密度,用游标卡尺测量筒 的内直径,用卷尺测量油柱 深度H。 4、测量下落小球的匀速运动速度 (1)测量上下两个激光束之间的距离。 (2)用激光光电门与电子记时仪测量下落时间。 5、计算液体的粘度及标准不确定度。
uc ()
The End
Original Score by: Faizaan Marolia Special Thanks: Thakkar & Rane
D 2 F f 3 P
1
L
H
液体的粘滞系数测量装置示意图及原理图
实验步骤 1、调整粘滞系数测定仪及实验准备 (1)调整底盘水平,在仪器横梁中间部 位放重锤部件,调节底盘旋钮,使重锤 对准底盘的中心圆点。 (2)将实验架上的上、下两个激光器接 通电源,可看见其发出红光。调节上、 下两个激光器,使其红色激光束平行地 对准锤线。 (3)收回重锤部件,将盛有被测液体的 量筒放置到实验架底盘中央,并在实验 中保持位置不变。 (4)在实验架上放上钢球导管。小球用 乙醚、酒精混合液清洗干净,擦干备用。 (5)将小球放入钢球导管,看其是否能 阻挡光线,若不能,则适当调整激光器 位置。
用落球法测定液体粘度
实验原理
1.斯托克斯公式的简单介绍
粘滞阻力是液体密度、温度和运 动状态的函数。从流体力学的基本方 程出发可导出斯托克斯公式: F 6vr 粘滞阻力:
斯托克斯定律成立的条件有以下5个方面:
1)媒质的不均一性与球体的大小相比是很小的; 2)球体仿佛是在一望无涯的媒质中下降; 3)球体是光滑且刚性的; 4)媒质不会在球面上滑过; 5) 球体运动很慢,故运动时所遇的阻力系由媒质的粘 滞性所致,而不是因球体运动所推向前行的媒质的惯性 所产生。