液体变温黏滞系数的测定-哈尔滨工程大学物理实验教学中心.ppt

用落球法测量不同温度下蓖麻油的黏度； 了解PID温度控制的原理； 练习用停表计时。 当小球在静止的粘滞液体中下落时，将受到与运动方向相反的粘滞阻力，它是由于沾附在小球表面的液层与邻近液层的摩擦而产生的，它不是小球与液体之间的摩擦阻力。根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力F为： 小球在液体中作自由下落时，受到三个力的作用，且都在竖直方向。开始下落时小球运动速度较小，相应的阻力也小，重力大于粘滞阻力和浮力之和，小球作加速运动，由于粘滞力随球速度增大而逐渐增大，加速度越来越小，小球在下落很短一段距离后，所受三个力达到平衡，小球将以v0匀速下落，此时有： 小球在直径为D的玻璃管中下落，液体在各方向无限广阔的条件不满足，此时粘滞系数的的表达式可修正为： 实验仪器 变温粘度测量仪 实验仪器 开放式PID温控实验仪 实验内容及步骤 检查仪器前面的水位管，将水箱水加到适当值。调节样品管底座下的调节螺钉，使其铅直。 打开温控仪开关，检查水是否循环良好。设置测量的温度。 注意：温控仪温度达到设定值后再等约10分钟，才能测液体粘度。 实验内容及步骤 在样品管上取定小球匀速下落的标志N1、N2 。起点N1不要离液面太近，应选在离液面5cm以下，终点N2也不要太靠近底部，应选在离底部5cm以上，最好在液体的中间取一段10cm 。 用镊子夹住小球沿样品管中心轻轻放入液体，观察小球是否一直沿中心下落，若样品管倾斜，应调节其铅直。测量过程中，尽量避免对液体的扰动。 实验内容及步骤 用停表测量小球落经N1、N2的时间t，同时读出N1、N2 间的距离。眼睛应与小球以及刻度线处于同一水平位置。要求尽量准确地判断出小球通过N1、N2的时刻，做到准而快。 实验全部完成后，用磁铁将小球吸引至样品管口，用镊子夹入蓖麻油中保存，以备下面的同学实验使用。 实验数据记录表格 实验数据处理要求 计算四个温度下的黏度； 计算测量的相对误差； 将表中黏度?的测量值在坐标纸上作图，表明粘度随温度的变化关系。 注意事项 油必须无气泡并且静止，所以尽量不要扰动待测液体; 小球应沿样品管的中心轴线垂直下落； 小球下落时应轻而稳，不要使小球上附着气泡。 思考题 落球法能否用于低粘度液体的粘度测量？ 如果放入的小球偏离中心轴线，将会出现什么影响？ * * * * George Gabriel Stokes (1819-1903) 条件：液体在各个方向上都是无限广延的，小球在液体中下落时速度和半径都很小。 本实验就是利用上式计算蓖麻油粘滞系数。实验中需要测量小球在蓖麻油中匀速下落的速度v0，其它量为已知。直接测量量是一定温度下小球匀速下落的高度H和所用时间t。 45 0.231 40 35 50 55 0.451 30 25 0.986 20 平均 5 4 3 2 1 * ?(Pa?s) 标准值 ? (Pa?s) 测量值 速度 (m/s) 时间（s），距离= m 温度 （?C） 黏度的测定 ρ = 7.8×103kg/m3 ρ0 = 0.95×103kg/m3 D = 2.0×10-2m d = 1.00×10-3m