液体变温黏滞系数的测定

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1、苏丽萍讲师理学院物理实验教学中心液体变温黏滞系数的测定用落球法测量不同温度下蓖麻油的黏度；了解PID温度控制的原理；练习用停表计时。实验目的当小球在静止的粘滞液体中下落时，将受到与运动方向相反的粘滞阻力，它是由于沾附在小球表面的液层与邻近液层的摩擦而产生的，它不是小球与液体之间的摩擦阻力。根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力F为：GeorgeGabrielStokes(1819-1903)条件：液体在各个方向上都是无限广延的，小球在液体中下落时速度和半径都很小。实验原理小球在液体中作自由下落时，受到三个力的作用，且都在竖直方向。开始下落时小球运动速度较小，相应的阻力也

2、小，重力大于粘滞阻力和浮力之和，小球作加速运动，由于粘滞力随球速度增大而逐渐增大，加速度越来越小，小球在下落很短一段距离后，所受三个力达到平衡，小球将以v0匀速下落，此时有：小球在直径为D的玻璃管中下落，液体在各方向无限广阔的条件不满足，此时粘滞系数的的表达式可修正为：本实验就是利用上式计算蓖麻油粘滞系数。实验中需要测量小球在蓖麻油中匀速下落的速度v0，其它量为已知。直接测量量是一定温度下小球匀速下落的高度H和所用时间t。实验仪器变温粘度测量仪实验仪器开放式PID温控实验仪实验内容及步骤检查仪器前面的水位管，将水箱水加到适当值。调节样品管底座下的调节螺钉，使其铅直。

3、打开温控仪开关，检查水是否循环良好。设置测量的温度。注意：温控仪温度达到设定值后再等约10分钟，才能测液体粘度。实验内容及步骤在样品管上取定小球匀速下落的标志N1、N2。起点N1不要离液面太近，应选在离液面5cm以下，终点N2也不要太靠近底部，应选在离底部5cm以上，最好在液体的中间取一段10cm。用镊子夹住小球沿样品管中心轻轻放入液体，观察小球是否一直沿中心下落，若样品管倾斜，应调节其铅直。测量过程中，尽量避免对液体的扰动。实验内容及步骤用停表测量小球落经N1、N2的时间t，同时读出N1、N2间的距离。眼睛应与小球以及刻度线处于同一水平位置。要求尽量准确地判断出小

4、球通过N1、N2的时刻，做到准而快。实验全部完成后，用磁铁将小球吸引至样品管口，用镊子夹入蓖麻油中保存，以备下面的同学实验使用。实验数据记录表格温度（˚C）时间（s），距离=m速度(m/s)(Pa·s)测量值*(Pa·s)标准值12345平均200.98625300.45135400.231455055黏度的测定ρ=7.8×103kg/m3ρ0=0.95×103kg/m3D=2.0×10-2md=1.00×10-3m实验数据处理要求计算四个温度下的黏度；计算测量的相对误差；将表中黏度的测量值在坐标纸上作图，表明粘度随温度的变化关系。注意事项油必须无气泡并且静止

5、，所以尽量不要扰动待测液体;小球应沿样品管的中心轴线垂直下落；小球下落时应轻而稳，不要使小球上附着气泡。思考题落球法能否用于低粘度液体的粘度测量？如果放入的小球偏离中心轴线，将会出现什么影响？