实验名称:落球法测量液体得黏滞系数实验目得:测定蓖麻油得黏滞系数
实验器材:变温黏度测量仪,温控实验仪,秒表,螺旋测微器,钢球若干
(温控试验仪) (变温粘度仪)实验原理:如图 1,质量为 m 得金属小球在黏滞液体中下落时,它会受到三个力,分别就是小球得重力 G,小球受到得液体浮力 F 与黏滞阻力 ƒ
假如液体得黏滞性较大,小球得质量均匀、体积较小、表面光滑,小球在液体中下落时不产生漩涡,而起下落速度较小,则小球所受到得黏滞阻力为ƒ (斯托克斯公式) (图一) 其中就是液体得黏度,就是小球得直径,就是小球在流体中运动时相对于流体得速度
当小球开始下落时,速度较小,所受到得黏滞阻力也较小,这时小球得重力大于浮力与黏滞阻力之与,小球做加速运动;随着小球速度得增加,小球所受到得黏滞阻力也随着增加,当小球得速度达到一定得数值(称收尾速度)时,三个力达到平衡,小球所受合力为零,小球开始匀速下落,此时ƒ 即 式中分别表示小球得质量与体积,表示液体得密度
如用表示小球得密度,则小球得体积为 小球得质量为 代入并整理得 本实验中,小球在直径为 D 得玻璃管中下落,液体在各方向无限宽阔得条件不满足,此时黏滞阻力得表达式可加修正系数,而可修正为: 当小球得密度较大,直径不就是太小,而液体得黏度值又较小时,小球在液体中得平衡速度会达到较大得值,奥西斯-果尔斯公式反映出了液体运动状态对斯托克斯公式得影响:ƒ 其中称为雷诺数,就是表征液体运动状态得无量纲参数
当小于 0、1 时,可认为 ƒ 、成立
当时,应考虑 ƒ 中 1 级修正项得影响,当大于 1时,还需考虑高级修正项
考虑 ƒ 中 1 级修正项得影响及玻璃管得影响后,黏度可表示为: 由于就是远小于 1 得数,将按幂级数展开后近似为,又可表示为: 已知或测量得到等参数后,由计算黏度,再由计算,若需计算得 1 次修正,则由计算经修正得黏度
