落球法测定液体在不同温度的粘度

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1、实验11液体变温粘滞系数的测量当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，阻碍液体的相对运动，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称为粘度（或粘滞系数）。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，输送距离及液体粘度，设计输送管道的口径。测量液体粘度可用落球法，毛细管法，转筒法等方法，其中落球法适用于测量粘度较高的液体。粘度的大小取决于液体的性质与温度，温度升高，粘度将迅速减小。例如对

2、于蓖麻油，在室温附近温度改变1˚C，粘度值改变约10%。因此，测定液体在不同温度的粘度有很大的实际意义。实验目的1．熟悉液体粘度随温度改变的物理现象。2．了解PH-IV型变温粘滞系数实验仪的构造及测量原理。3．用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘度。实验原理变温式落针粘度计是采用中长空圆柱体（针）在待测液体中垂直下落，通过测量针的收尾速度确定液体的粘度。当针在待测液体中沿容器中轴垂直下落时，经过一段时间，针的重力与粘滞阻力以及针上下端面压力差达到平衡，针变为匀速运动，这时针的速度称为收尾速度，此速度可通过测量针内两磁铁经过传感器的时间间隔T求得。对于牛顿液体

3、（粘度不随切变应力变化而变化的液体），在恒温条件下，求动力粘度η的公式为：（1）式中，R1－容器内筒半径，R2－落针外半径，－针下落收尾速度，g－重力加速度，－针的有效密度，－液体密度，η－液体粘度，其中壁和针长的修正系数为：其中（2）（3）PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn在实际情况下，上面（1）式可作简化，并考虑到（L－两磁铁同名磁极的间距，T－两磁铁经过传感器的时间间隔）。则（1）式可以改写为：（4）在变温条件下，还必须考虑到液体密度随温度的改变（5）-3β可用实验方法确定，大约β=0.

4、93×10/ºC，t0=20ºC，t为测试时的温度。这样将（5）式代入(1)式，即可计算粘度η。因为将计算η的程序已固化在EPROM中，所以，利用单板机可直接将粘度η计算并显示。实验仪器PH-IV型变温粘滞系数实验仪，落针，霍尔传感器，温度计，蓖麻油。1、粘度计本体：本体结构如图6-11-1所示。用透明玻璃管制成的内外两个圆筒容器，竖直固定在水平机座上机座底部有调水平的螺丝。内筒长550mm，内筒内直径约40mm，外筒外直径约60mm。内筒盛放待测液体(如蓖麻油)，内外筒之间通过控温系统灌水，用以对内筒水浴加热。外筒的一侧上、下端各有一接口，用橡胶管与控

5、温系统的水泵相连，机座上树立一块铝合金支架，其上装有霍尔传感器和取针装置。圆筒容器顶部盒子上装有投针装置(发射器)，它包括喇叭形的导环和带永久磁铁的拉杆。装此导环为便于取针和让针沿容器中轴线下落。用取针装置把针由容器底部提起，针沿导环到达盖子顶部被拉杆的磁铁吸住。拉起拉杆，针因重力作用而沿容器中轴线下落。2、落针：针如图2所示，它是有机玻璃制成的空细长圆柱体，总长约为185mm，其外半径为R2，直径为d，约5.7mm，有效密度为ρs。它的下端为半球形，上端为端圆台状，便PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.

6、com.cn于拉杆相吸。内部两端装有永久磁铁，异名磁极相对。磁铁的同名磁极间的距离为I(170mm)，内部有配重的铅条，改变铅条的数量，可改变针的有效密度。3、霍尔传感器它是灵敏度极高的开关型霍尔传感器，做成圆柱状，外部有螺纹，可用螺母固定在仪器本体的铝板上。输出信号通过屏蔽电缆、航空插头接到单板计时器上，其电路图如图6-11-3所示。传感器由5V直流电源供电，每当磁铁经过霍尔传感器前端时，传感器即输出一个矩形脉冲，同时有LED（发光二极管）指示。4、单板计时器以单板计时器为基础的SD—A型多功能毫秒计用以计时和处理数据，硬件采用MCS-51系列微处理芯

7、片，配有并行接口，驱动电路，输入由4×4键盘实现。显示为六个数码管，软件固化在2764EPROM中，霍尔传感器产生的脉冲经整形后，从航空插座输入单板机，由计时器完成两次脉冲之间的计时，接收参数输入，并将结果计算和显示出来。5、控温系统控温系统由水泵、加热装置及控温装置组成。微型水泵运转时，水流自粘度计本体的底部流入，自顶部流出，形成水循环，对待测液体进行水浴加热，加热功率为100W，并通过控温装置的调节，达到预定温度。待测液体的温度则用置于其中的酒精温度计测量。实验内容及步骤1.安装仪器。将仪器本体的橡皮管安装在控温系统上，下面的橡皮管接出水孔，上面的橡

8、皮管接入水孔。用漏斗向水箱注满水，使水位达到水位管的刻线处。然后将霍尔传感器安装