液体体积弹性模量与温度关系测量实验研究

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1、万方数据第9卷第2期2009年1月1671-1819(2009)2一0386-05科学技术与工程晒en∞‰hnolo盱衄dE叼岫eliIlgVoL9№2J肌．2009@2009Sci．‰lLEn孵物理学液体体积弹性模量与温度关系测量实验研究劳振花姜兆波(东营职业学院，东营257∞1)摘要介绍了采用超声光栅效应测量液体体积弹性模量基本原理，设计组装了实验测量装置，并设计了在同一矿化度时体积弹性模量随温度的变化规律和在同一油水比时体积弹性模量随温度的变化规律。实验表明：液体体积弹性模量与温度关系都是线性的

2、，只是斜率不同。r关键词液体体积弹性模量温庹矿化度油水比超声光栅中图法分类号0552．42；文献标志吗B液体的体积弹性模量是描述液体性质的一个重要的物理量，是表征液体材料力学特性的一个重要参数，决定了一系列液体材料的物理性能。在汽车的液压刹车和减振系统中通过对各种液体弹性模量的研究可以选择出最优的液体作为刹车液和减振液⋯。在等效弹性模量法识别油藏的含油水储层方面，研究不同情况下液体的弹性模量就能更准确的识别油储层的性质。国内在对液体弹性模量的测量【HJ做了许多研究，国外还采用了比较先进的激光技术对液体

3、弹性模量进行研究测量【6】。本文通过测定液体密度和超声波在液体中的传播速度来间接测量液体的体积弹性模量。利用超声光栅来测定超声波在液体中的传播速度[7]，用密度计测量液体的密度，温度用热电偶温度计【。1进行测量。以观察在同一矿化度时体积弹性模量随温度的变化规律和在同一油水比时体积弹性模量随温度的变化规律。1测量液体体积弹性模量的原理与技术1．1超声测量液体体积弹性模■的基本实验原理根据液体媒质中的超声波平面波的波动方程2∞8年10月6日收到第一作者简介：劳振花(19毋一)．硬士，副教授，研究方向：大学

4、物理和物理实验。E哪卫il：k吐衄hm—dd@163．嘲。与理想媒质中的平面波波动方程比较，可得到液体中的纵波声速c=~／聊(1)于是液体体积弹性模量的测量公式为曰=pc2(2)由式(2)可知，要测量液体体积弹性模量需要测得超声波在被测液体中的传播速度。在本实验中用超声光栅测量超声波在被测液体中的传播速度。1．2超声光栅测量超声波在液体中的传播速度超声波在液体中以纵波形式传播。由光学理论，对于超声光栅，由于其光栅常数等于超声波的波长A。因此可以写成以8in巩=±从后=0，l，2，⋯(3)当巩很小时式(

5、3)可以写为A以=±从蠡=0，1，2，⋯(4)显然，只要已知入射光波波长A，测出第后级衍射条纹对应的衍射角以以及超声波的频率^就可以得到透明液体中的声速c为c=形(5)1．3实验系统测量液体体积弹性模理的测量系统主要由三个部分组成，分别为超声波产生系统、光路观测系统和载物系统，如图l所示。万方数据2期劳振花，等：液体体积弹性模量与温度关系测量实验研究l—激光器；2—扩束筒；3一旋转固定螺钉；4一水平调节镊钉；5—铡量显微镜物镜；6一测量显微镜测量旋扭；7—测量显微镜物镜调节镶钉；8—测量显微镜目镜；蝴

6、号发生器粗调；lO—信号发生器微调；ll一压电陶瓷图1实验系统示意图2测量液体体积弹性模量的实验数据与处理2．1液体体积弹性模量与温度关系的实验数据2．1．1在同一矿化度下研究液体体积弹性模量媪矿化度为10g／L时测得数据如表l所示，矿化度为50g／L时测得数据如表2所示。表1矿化度10g／L时测■水溶液弹性模■与温度关系数据记录表甓‘j_丁j{}百_r了惹名擘，代．3—2—1o+l+2+3篇Z／kg。m。繁了丁#‰惹牌，代．3—2—1o+l+2+3淼Z／kg。m。2．1．2在同一油水比下研究液体体积

7、弹性模量与蛊油水比为0．20时测得实验数据如表3所示，油水比为O．67时测得实验数据如表4所示。裹3油水比O．加时测■油水混合液弹性模量与温度关系数据记录表甓‘_-了_—孚t而惹瘩2，／℃一3—2一lo+l+2+3篇Z傀‘m。裹4油水比0．67时测量油水混合液弹性模量与温度关系数据记录表戤t竺整!代一3—2—10+1+2+3磐，密度p雯烹!《：，／M比’‘。一2．2测量液体的体积弹性模量实验数据处理结果根据实验原理，在实验中所使用的光源为激光。实验中所用的激光器所发射的激光波长为635衄，设入射光波长

8、为A，±五级衍射条纹间距为2也，则第J

9、}级衍射条纹对应的衍射角以为矗．口I=詈(6)J’其中F是测量显微镜物镜的焦距。对于本实验所用的测量显微镜，，=50衄，即0．5×102m。由实验所测数据中的频率，，则根据实验原理中的式(4)和式(5)可得透明液体中的超声波速度为i，c=后AF}；后=l，2，3，⋯(7)．ⅡI通过前的的计算已算出了c值，实验中使用密度计直接测得了碴度p。这样只要把p值和c值代入式(2)即可求得液体的体积弹性模量。万方数据388科学