试验报告 华南农业大学.doc

实验报告 班级： 姓名： 学号： 实验名称 落球法测量液体的黏滞系数 实验目的 测定蓖麻油的黏滞系数。 实验仪器 变温黏度测量仪，ZKY-PID温控实验仪，秒表，螺旋测微器，钢球若干。 实验原理 1、当金属小球在粘性液体中下落时，它受到三个铅直方向的力：小球的重力mg（m为小球质量）；液体作用于小球的浮力（是小球体积，是液体密度）和粘滞阻力（其方向与小球运动方向相反）、如果液体无限深广，在小球下落速度较小情况下，有 （1） 上式称为斯托克斯公式，其中是小球的直径；称为液体的粘度，其单位是。 小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力也不大；但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 于是，小球作匀速直线运动，由上式可得： （2） 用表示小球密度，则小球的体积： （3） 小球的质量： （4） 将（3）（4）代入（2）式得 （5） 2、实验时，待测液体必须盛于容器中（如图2所示），故不能满足无限深广的条件，实验证明，若小球沿筒的中心轴线下降，式（2）须做如下改动方能符合实际情况： （6） 其中为容器直径。 实验时小球下落速度若较大，例如气温及油温较高，钢珠从油中下落时，可能出现湍流情况为了判断是否出现湍流，可利用流体力学中一个重要参数雷诺数来判断、当不很小时，式（1）应予修正，但在实际应用落球法时，小球的运动不会处于高雷诺数状态。奥西斯-果尔斯公式反映了液体运动状态对斯托克斯公式的影响： （7） 当时，可以认为式（1）和（6）成立；当时，应考虑式（7）中的一次修正项，当时，还需考虑高级修正项。 考虑式（7）中的一次修正项及玻璃管的影响后，黏度可表示为： （8） 由于，将按幂级数展开后近似为，式（8）又可表示为： （9） 已知、、D，并测得d、，由式（6）计算出黏度，再由考虑Re的修正，若需计算Re的一次修正，则由式（9）计算修正后的黏度 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 调节底盘旋纽，使底盘基本水平； (2)、将实验装置上的上、下两个激光器接通电源，连接方法如图3所示，并可看见其发出红光； (3)、将盛有被测液体的量筒放置到实验装置底盘中央，并在实验中保持位置不变、在仪器横梁中间部位放置小磁钢及重锤部件，调节上、下两个激光器及接收器，使红色激光束平行地对准重锤线后收回小磁钢及重锤部件； (4)、在实验装置上放置导球管、小球用乙醚；酒精混合液清洗干净，并用滤纸吸干残液，备用； (5)、将小球放入导球管，下落过程中，观察其是否能阻挡光线并计数，若不能，重复步骤3； 2、用数字温度计测量油温，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、用天平测量10—20颗小钢球的质量，用千分尺测其体积，计算小钢球的密度、用游标卡尺测量筒的内径，用米尺测量油柱深度； 4、下落小球匀速运动速度的测量 (1)、用千分尺测量小球直径； (2)、插接好光电接收器插头，使激光器红色激光束正好射在光电接收器的接收小孔中，并依次遮光检查其工作状况，使其能准确计时； (3)、按功能键选择适当的量程，按复位键清零、将小球放入导球管，当小球落下，阻挡上面的红色激光束时，光线受阻，此时手动按计时器的启动开关开始计时，到小球下落到阻挡下面的红色激光束时，再次按下计时器的启动开关计时停止，读出下落时间，重复测量6次以上，求平均值； (4)、测量上、下二个激光束之间的距离, 移开量筒,将米尺置于上、下二个激光束之间，测出上、下二个激光束之间的距离； (5)、计算下落小球匀速运动速度； 5、计算蓖麻油的粘度； 6、将测量结果与公认值进行比较。 记录数据、表格 表1 黏度的测定 温度/℃ 时间t/s 速度/(m/s) 1 2 3 4 5 平均 30 26.59 25.50 25.50 25.91 25.15 25.73 35 19.31 18.60 19.28 18.34 18.28 18.76 40 14.00 13.81 14.00 13.62 14.03 13.89 45 10.25 10.12 9.75 10.06 10.31 10.10 结果处理、作图 温度/℃ 速度/(m/s) (测量值)/(Pa·s) (标准值)/(Pa·s) 30 0.429 0.451 35 0.311 0.312 40 0.231 0.231 45 0.164(