实验四 液体粘滞系数的测定 一、实验目的： 1． 用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘滞系数； 2． 了解 PID温度控制的原理； 3． 练习用秒表测量时间，用螺旋测微器测量直径。 二、实验器材： 变温粘度测量仪，ZKY-PID温控实验仪，秒表，螺旋测微器，游标卡尺、钢球若干。 三、实验原理： 当固体在液体内部运动或液体内各部分之间有相对运动时，接触面之间存在内摩擦力，阻碍固体与液体或液体之间的相对运动，这种性质称为液体的粘滞性，液体的内摩擦力称为粘滞力。粘滞力的大小与接触面面积以及接触面处的速度梯度成正比，比例系数η 称为粘滞系数（或粘度）。 对液体粘滞性的研究在流体力学、化学化工、医疗、水利等领域都有广泛的应用，例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量、压力差、输送距离及液体粘滞系数，设计输送管道的口径。 测量液体粘滞系数可用落球法、毛细管法、转筒法等方法，其中落球法适用于测量粘滞系数较高的液体，本实验采用落球法测量液体的粘滞系数。 粘滞系数的大小取决于液体的性质与温度，温度升高，粘滞系数将迅速减小。例如对于蓖麻油，在室温附近温度每改变 1˚C，粘滞系数值改变约10%。因此，测定液体在不同温度的粘滞系数有很大的实际意义，欲准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体温度。 1． 落球法测定液体的粘滞系数 一个在静止液体中下落的小球受到重力、浮力和粘滞阻力3个力的作用，如果小球的速度 v很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的，则从流体力学的基本方程可以导出表示粘滞阻力的斯托克斯公式： （1） （1）式中 d为小球直径。由于粘滞阻力与小球速度 v成正比，小球在下落很短一段距离后（参见附录的推导），所受 3力达到平衡，小球将以v0匀速下落，此时有： （2） （2）式中 ρ 为小球密度，ρ0为液体密度。由（2）式可解出粘滞系数η 的表达式： （3） 本实验中，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，此时粘滞阻力的表达式可加修正系数(1+2.4d/D)，而（3）式可修正为： （4） 已知或测量得到ρ 、ρ0、D、d、v等参数后，由（4）式计算粘滞系数η 。 在国际单位制中，η 的单位是Pa·s（帕斯卡·秒），在厘米·克·秒制中，η 的单位是P（泊）或cP（厘泊），它们之间的换算关系是： 1Pa·s = 10P = 1000cP （9） 2．PID调节原理 PID调节是自动控制系统中应用最为广泛的一种调节规律，自动控制系统...
