落球法測(cè)定液體的黏度.pdf

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1、落球法測(cè)定液體的黏度PB10214023張浩然一、實(shí)驗(yàn)題目：落球法測(cè)定液體的黏度二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)落球法測(cè)量油的黏度，學(xué)習(xí)并掌握測(cè)量的原理和方法三、實(shí)驗(yàn)器材：小鋼球、刻度尺、千分尺、游標(biāo)卡尺、液體密度計(jì)、秒表、溫度計(jì)。四、實(shí)驗(yàn)原理：1.斯托克斯公式的簡(jiǎn)單介紹粘滯阻力是液體密度、溫度和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的函數(shù)。如果小球在液體中下落時(shí)的速度v很小，球的半徑r也很小，且液體可以看成在各方向上都是無(wú)限廣闊的F6vr（1）是液體的粘度，SI制中，的單位是Pas2.對(duì)雷諾數(shù)的影響雷諾數(shù)Re來(lái)表征液體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的穩(wěn)定性。設(shè)液體在圓形截面的管中的流速為v，

2、液體的密度為ρ0，粘度為η，圓管的直徑為2r，則2vrRe（2）奧西思-果爾斯公式反映出了液體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)斯托克斯公式的影響：3192F6rv(1ReRe...)（3）16108023Re19Re式中項(xiàng)和項(xiàng)可以看作斯托克斯公式的第一和第二修正項(xiàng)。161080隨著Re的增大，高次修正項(xiàng)的影響變大。(1).容器壁的影響考慮到容器壁的影響，修正公式為rr3192F6rv(12.4)(13.3)(1RR...)（4）eeRh161080(2).η的表示因F是很難測(cè)定的，利用小球勻速下落時(shí)重力、浮力、粘滯阻力合力等于零，由式（4）得43rr

3、3192r(0)g6rv(12.4)(13.3)(1ReRe...)（5）3Rh16108021(0)gd可得（6）18dd3192v(12.4)(13.3)(1ReRe...)2R2h161080a.當(dāng)Re<0.1時(shí)，可以取零級(jí)解，則式（6）就成為21(0)gd（7）018ddv(12.4)(13.3)2R2h即為小球直徑和速度都很小時(shí)，粘度η的零級(jí)近似值。b.當(dāng)0.1

4、0dv0（8）16c.當(dāng)Re>0.5時(shí)，還必須考慮二級(jí)修正，則式（6）變成231921(0)gd(1RR)2ee16108018ddv(12.4)(13.3)2R2h119dv02或21[11()]（9）22701五、實(shí)驗(yàn)步驟：1.用等時(shí)法尋找小球勻速下降區(qū)，測(cè)出其長(zhǎng)度l。2.用螺旋測(cè)微器測(cè)定6個(gè)同類小球的直徑，取平均值并計(jì)算小球直徑的誤差。3.將一個(gè)小球在量筒中央盡量接近液面處輕輕投下，使其進(jìn)入液面時(shí)初速度為零，測(cè)出小球通過(guò)勻速下降區(qū)l的時(shí)間t，重復(fù)6次，取平均值，然后求出小球勻速下降的速度。4.測(cè)出R、h和ρ0（三次）及液體

5、的溫度T，溫度T應(yīng)取實(shí)驗(yàn)開始時(shí)的溫度和實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的溫度的平均值。應(yīng)用式（7）計(jì)算η0。5.計(jì)算雷諾數(shù)Re，并根據(jù)雷諾數(shù)的大小，進(jìn)行一級(jí)或二級(jí)修正。6.選用三種不同直徑的小球進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)。六、數(shù)據(jù)處理：1.首先是勻速區(qū)的尋找：利用最大的球進(jìn)行對(duì)球體通過(guò)每個(gè)分段所用的時(shí)間測(cè)量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有:高度h/cm14.8011.909.006.003.10時(shí)間t/s0.760.790.790.79則取3.10cm到11.90cm為勻速區(qū)，在實(shí)驗(yàn)裝置上的刻度為400mL到1600mL再對(duì)距離進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)定：400mL刻度對(duì)應(yīng)的高度h1/cm3.1

6、3.153.121600mL刻度對(duì)應(yīng)的高度h2/cm11.911.911.93小球落下的勻速區(qū)長(zhǎng)度l/cm8.88.758.81則有：31勻速區(qū)有平均值lli8.787cm3i132(lil)其標(biāo)準(zhǔn)差l0.026cmi1312.選取大中小三種小球，則有測(cè)量數(shù)據(jù)：大球直徑d1/cm0.39600.39800.39700.39480.39720.3960中球直徑d2/cm0.23710.23710.23710.23700.23740.2371小球直徑d3/cm0.15800.15800.15800.15790.15790.1580大

7、球質(zhì)量m1/g0.25620.25820.25580.25790.25710.2562中球質(zhì)量m2/g0.05510.05460.05470.05480.05490.0551小球質(zhì)量m3/g0.01630.01620.01620.01610.01610.016361有：大球直徑的平均值：d1d1i0.3966cm6i162(did1)其標(biāo)準(zhǔn)差有d0.0011cm1i16161中球直徑的平均值：d2d2i0.2372cm6i162(did2)其標(biāo)準(zhǔn)差有0.0001cmd2i16161小球直徑的平均值：d3d3i0.1580cm6i

8、162(did3)其標(biāo)準(zhǔn)差有d0.0001cm3i16161大球質(zhì)量的平均值：m1m1i0.2570g6i162(m1im1)其標(biāo)準(zhǔn)差有0.0008gm1i16134d13則可得大球的密度為1m17.8702g/cm3261中球質(zhì)量的平均值：m2m2i0.054