落球法測定液體粘滯系數(shù)

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1、落球法測定液體的粘滯系數(shù)目錄實驗?zāi)康?實驗儀器2實驗原理2實驗裝置4實驗內(nèi)容5實驗數(shù)據(jù)及處理5觀察與思考12實驗總結(jié)1313落球法測定液體的粘滯系數(shù)落球法測定液體的粘滯系數(shù)實驗?zāi)康?、用落球法測定液體的粘滯系數(shù)。2、進(jìn)一步熟悉基本測量工具的使用。實驗儀器FD—VM—II型落球法液體粘滯系數(shù)測定儀（激光光電傳感器計時）、甘油、游標(biāo)卡尺、溫度計、小剛球、小磁鋼、螺旋測微器、液體密度計。實驗原理各種實際流體在流動時，平行于流動方向的內(nèi)部各層速度是不同的，于是作相對運動的各層流體間存在著粘滯性摩擦阻力，簡稱內(nèi)摩擦力。牛頓給出了表征內(nèi)摩擦力f

2、的定律：，即f的大小正比于流層移動的速度梯度和流層間的接觸面積，比例系數(shù)叫做粘滯系數(shù)，它是表征流體相鄰流層內(nèi)摩擦力大小的一個物理量。它的方向平行于接觸面，其大小與速度梯度及接觸面積成正比，比例系數(shù)η稱為粘度，它是表征液體粘滯性強弱的重要參數(shù)，液體的粘滯性的測量是非常重要的，例如，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)，許多心血管疾病都與血液粘度的變化有關(guān)，血液粘度的增大會使流入人體器官和組織的血流量減少，血液流速減緩，使人體處于供血和供氧不足的狀態(tài)，這可能引起多種心腦血管疾病和其他許多身體不適癥狀。因此，測量血粘度的大小是檢查人體血液健康的重要標(biāo)志之一。又如，

3、石油在封閉管道中長距離輸送時，其輸運特性與粘滯性密切相關(guān)，因而在設(shè)計管道前，必須測量被輸石油的粘度。13落球法測定液體的粘滯系數(shù)測量液體粘度有多種方法，本實驗所采用的落球法是一種絕對法測量液體的粘度。如果一小球在粘滯液體中鉛直下落，由于附著于球面的液層與周圍其他液層之間存在著相對運動，因此小球受到粘滯阻力，它的大小與小球下落的速度有關(guān)。當(dāng)小球作勻速運動時，測出小球下落的速度，就可以計算出液體的粘度。物體的粘滯系數(shù)值因溫度不同而變化很大，因而沒有注明溫度的任何流體的粘滯系數(shù)值是毫無意義的。半徑為r的光滑球，以速度v在均勻的無限寬廣的液體

4、中下落時，若速度不大，球的半徑也很小，在液體中不產(chǎn)生渦流時，斯托克斯指出，小球在液體中受到阻力為：，必須指出，這阻力并非是球和液體之間的阻力，而是球面上附著一層液體和不隨球運動的液體之間的阻力，亦即流體的內(nèi)摩擦力或粘滯阻力，方向與小球運動方向相反。設(shè)小球的密度為，體積為V，則小球在密度為的液體中下落時，除受到粘滯性阻力作用外，還受到重力和浮力，起初，由于小球下落速度較小，粘滯阻力f也較小，隨著小球速度的增加，f也增加，當(dāng)小球到達(dá)某個收尾速度時，它將作等速直線運動，即作用在小球上的三個力平衡：……………………………………………………（1

5、）小球的直徑用d表示，體積。若實驗測得小球作勻速直線運動的某段距離及相應(yīng)的下落時間t，則得：…………………………………………………（2）斯托克斯定律要求小球是在無限寬廣的液體中下落，但實際容器的直徑和深度總是有限的，所以所得小球的速度比在無限寬廣中要小，故實測的速度要乘以一個修正因子，才能得到粘滯系數(shù)的正確值。對于圓柱形管，修正因子為,其中D為管子的內(nèi)直徑。于是，落球法求液體粘滯系數(shù)的計算公式為：13落球法測定液體的粘滯系數(shù)……………………………………………………（3）由修正因子可見，對于同樣大小的小球，園管的直徑D越大，修正因子越小

6、；對同一圓管，小球直徑越大，修正因子越大。所以實驗要求：①小球直徑很小②實驗中必須盡量做到小球沿圓管的中央軸線下落，減少和消除管壁效應(yīng)不均勻性對結(jié)果的影響。實驗裝置落球法粘滯系數(shù)測定儀、小鋼球、甘油、米尺、千分尺、游標(biāo)卡尺、液體密度計、電子分析天平、激光光電計時儀、溫度計等。13落球法測定液體的粘滯系數(shù)實驗內(nèi)容1、調(diào)整粘滯系數(shù)測定儀及實驗準(zhǔn)備①調(diào)整底盤水平，在儀器橫梁中間部位放重錘部件，調(diào)節(jié)底盤旋鈕，使重錘對準(zhǔn)底盤的中心圓點。②將實驗架上的上、下兩個激光器接通電源，可看見其發(fā)出紅光。調(diào)節(jié)上、下兩個激光器，使其紅色激光束平行地對準(zhǔn)錘線。

7、①收回重錘部件，將盛有被測液體的量筒放置到實驗架底盤中央，并在實驗中保持位置不變。②在實驗架上放上銅球?qū)Ч?，將小球放入銅質(zhì)球?qū)Ч?，看其是否能阻擋光線，若不能，則適當(dāng)調(diào)整激光器位置。2、用溫度計測量液體溫度，在全部小球下落完后，再測量一次液體的溫度，取平均值作為實際液體溫度。3、用電子計時儀器測量小球的勻速運動速度①測量上、下二個激光束之間的距離。②用電子計時儀器測量小球通過兩個激光束的時間。實驗數(shù)據(jù)及處理分析天平測小球質(zhì)量數(shù)據(jù)如下：第一組：13落球法測定液體的粘滯系數(shù)砝碼位置砝碼質(zhì)量(mg)停點分度值及稱衡結(jié)果右盤0=S===+S()

8、===左盤0====+S()===左盤=10.65=10.7167=9.6667右盤=10.1833=9.8333=10.1第二組：砝碼位置砝碼質(zhì)量(mg)停點分度值及稱衡結(jié)果右盤0S==13落球法測定液體的粘滯系數(shù)=+