液体黏度得测量 引言黏滞性,亦称“内摩擦”,就是指液体、气体与等离子体内部阻碍其相对流动得一种特性。黏度反映了流体黏滞性得大小。单位为帕*秒。液体得黏度在医学、生产、生活实践中都有非常重要得意义。本实验通过毛细管法与落球法测黏度得实验方法与相关得数据处理(包括不确定度估算),让学生了解黏度得物理含义,能熟练使用几种常用得长度测量工具,以及学会当测量条件不就是理想条件时如何通过修正使测量结果更接近于真实结果得技巧。 实验原理1． 黏度得定义在流动得流体中平行于流动方向将流体分成流速不同得各层,则在任何相邻两层得接触面上就有与面平行而与相对流动方向相反得阻力或曳力存在。这种阻力或曳力称为“黏滞力”或“内摩擦力”。实验表明,对于某些流体,相邻流层单位接触面上得黏滞力 τ 与速度梯度(即相邻流层得速度差 dv 与流层间距 dx 之比 dv/dx)成正比,即τ=ηdv/dx (1)比例系数 η 称为“动力黏度”,简称“黏度”,或称“黏滞系数”、“内摩擦系数”。这一关系称为“牛顿黏滞定律”。 流体得黏度随温度而变,当温度升高时,液体得黏度减小,而气体得则增加。2． 落球法金属小球在粘性液体中下落时,它受到三个铅直方向得力;小球得重力 (m 为小球质量)、液体作用小球得浮力 (V 就是小球体积,ρ 就是液体密度)与粘滞阻力 F(其方向与小球运动方向相反)。假如液体无限深广,在小球下落速度较小情况下,有 (2)上式称为斯托克斯公式,其中 r 就是小球得半径; 称为液体得粘度,其单位就是 Pa•s。小球开始下落时,由于速度尚小,所以阻力也不大;但随着下落速度得增大,阻力也随之增大。最后,三个力达到平衡,即于就是,小球作匀速直线运动,由上式可得:令小球得直径为 d,并用 ,, 代入上式得: (3)其中 为小球材料得密度, 为小球匀速下落得距离,t 为小球下落 距离所用得时间。 实验时,待测液体必须盛于圆筒中,故不能满足无限深广得条件,实验证明,若小球沿筒得中心轴线下降,式(2)须作如下改动方能符合实际情况: (4)其中 D 为圆筒内径,H 为液柱高度。3． 泊肃叶定律实际液体在水平细圆管中流动时,因黏性而呈分层流动状态,各流层均为同轴圆管。若细圆管半径为 r,长度为 L,细管两端得压强差为P,液体黏度为,则细圆管得流量 (5)上式即泊肃叶定律。4． 毛细管法测液体黏度原理本实验采纳得方法就是,通过测量一定体积得液体流过毛细管得时间来计算。即 (6)式中即为 t 时间内流过毛细管得液体体积...
