液体的体积弹性模量测定_张凤兰

《液体的体积弹性模量测定_张凤兰》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第28卷第3期延边大学学报(自然科学版)Vol.28No.32002年9月JournalofYanbianUniversity(NaturalScience)Sep.2002文章编号:1004-4353(2002)03-0168-03液体的体积弹性模量测定张凤兰,计新(延边大学理工学院物理系,吉林延吉133002)摘要:用迈克尔逊干涉仪测液体的体积弹性模量,得到甘油的体积弹性模量K=K平均?42u(K)=(4.11?0.18)@10kg/cm,且测量值与理论值符合较好.关键词:可压缩性;液体的体积弹性模量;微小位移;显微镜;迈克尔逊干涉仪+中图分类号:O55

2、2.421;O4-34文献标识码:A液压系统是利用液体作为工作介质来传递动力和信号的,所用的液体一般称作为液压油.液压油的物理、化学性质,尤其是它的力学性质对液压系统的工作影响很大.因此,常常需要测量液体的体积弹性模量.关于液体的体积弹性模量测量很少有报道.本文介绍一种用[1]迈克尔逊干涉仪测液体的体积弹性模量的方法.1原理与装置液体具有可压缩性,即受压液体受压后其体积会缩小,液体体积压缩系数的倒数,称为[2]液体的体积弹性模量,即V$pK=-.(1)$V为了使K成为正值,故在上式的右边加上了一个负号.作用在封闭液体(甘油)活塞上的外力发生$F变化时,若液体

3、承压面积S不变,则液柱高度有$h的变化.在这里,体积变化12$V=S$h,压力变化$p=$F/S.利用S=Pd把这些关系代入(1)式,可得44h$FK=-2.(2)Pd$h本实验在室温20e和标准大气压下,通过测量活塞直径d、液体高度h、液柱高度变化量$h来测定K.实验仪器装置见图1.在实验中,首先往注射器装入待测液体甘油后,待一定时间使油中气泡完全消失,再把针头口封闭.设Kc为考虑器壁后甘油的等效体积模量,K为甘油的体积模量,有下面公[2]式111=+.(3)KcKCK52[3]其中容器玻璃的体积模量KC=8@10kg/cm,约为K值的20倍.所以可把1/

4、KC项略去不计,因此Kc=K.收稿日期:2002-05-27作者简介:张凤兰(1964-),女(朝鲜族),吉林延吉人,延边大学理工学院物理系实验师.第3期张凤兰,等:液体的体积弹性模量测定169图1实验装置图1.固定架2.甘油3.玻璃注射器4.活塞5.托盘6.砝码7.显微镜(显微镜固定在迈克尔逊干涉仪的拖板上,然后把整个迈克尔逊干涉仪立起稳定放置,使显微镜跟拖板上下移动,从而测量上下微小位移变化量)8.刻度线(红色)2步骤与数据处理2.1用卡尺测量活塞直径,用直尺测量液体高度.卡尺的极限误差$=0.002cm,直尺的极限误差$=0.1cm.测量结果见表1.表

5、1活塞直径和流体高度的测量值测试量12345平均值d/cm1.0001.0001.0001.0001.0001.000h/cm3.323.313.323.313.313.31活塞直径d、液体高度h、液柱高度变化量$h的标准偏差s、平均值标准偏差s(x)和合成不确定度uc(x)的计算结果见表2.表2标准偏差s、平均值标准偏差s(x)和合成不确定度uc(x)的计算值[3]n[3]2k测试量E(xi-x)[3]2i=1s(x)=s/nuc(x)=Eu(x)is=i=1n-1d/cm000.001h/cm0.0050.0020.06-1$h@10/cm0.00020

6、.00010.000122.2在砝码托盘上加3个砝码使液体压缩,再逐次增加砝码使液柱高度变化量呈线性变化.调节显微镜叉丝使与活塞上的刻度线重合并无视差之后,从迈克尔逊干涉仪上读出其位置.逐次增加砝码(每次增加1个共加8个,每个1kg),同时微调鼓轮使与活塞上的刻度线重合,分别读出其位置,其数据见表3.170延边大学学报(自然科学版)第28卷表3外力变化和液柱高度变化量的测试结果iFi/kghi/mm$hi=hi+3-hi/mm1351.211202451.212103551.21305$h1=0.002904651.21410$h2=0.003105751.

7、21520$h3=0.00325-16851.21630$h=0.00308@10cm迈克尔逊干涉仪的极限误差$=0.0001mm.把d、h、$h、$F的值代入公式(2),得42K平均=4.11@10kg/cm.[3]m5y22由公式uc(y)=E()u(xi),得i=15xi12221242u(K)=K平均@(u(h))+(u(d))+(u($h))=0.18@10kg/cm,hd$h42K=K平均?u(K)=(4.11?0.18)@10kg/cm.42[4]测量值与理论值(4.359@10kg/cm)符合较好.3结果讨论本仪器装置直观简单,准确度高,可以

8、应用于大学基础物理实验课)))通过实验了解液体的可缩