液体黏度的测量02080讲课讲稿.doc

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1、精品好文档，推荐学习交流实验名称：液体黏度的测量实验者：xx专业：物理年级：大二学号：xxxxxxx日期：xxxxxxx仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢15精品好文档，推荐学习交流一•引言1•实验动机：流体在运动状态下抵抗剪切变形速率能力的性质，称为粘滞性或简称黏性。黏性是流体的固有属性，是运动流体产生机械能损失的根源。如果在流动的流体中平行于流动方向将流体分成流速不同的各层，则在任何相邻两层的接触面上就有与面平行而与相对流动方向相反的阻力或曳力存在。这种阻力或曳力称为“黏滞力”或“内摩擦力”。实验表明，对于某些流体，相邻流层单位接触面上的黏滞力τ与速度梯度（即

2、相邻流层的速度差dv与流层间距dx之比dv/dx）成正比，即τ=ηdv/dx，比例系数η称为“动力黏度”，简称“黏度”，或称“黏滞系数”、“内摩擦系数”。这一关系称为“牛顿黏滞定律”。黏度反映了流体黏滞性的大小。黏度的单位为帕*秒。液体的黏度在医学、生产、生活实践中都有非常重要的意义。例如，许多心血管疾病都与血液的黏度有关；石油在封闭的管道中输送时，其输运特性与黏滞性密切相关。因此，掌握黏度的测量方法十分重要。仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢15精品好文档，推荐学习交流2•实验方法：使用毛细管法和落球法测黏度，在实验中熟练运用几种常用的长度测量工具游标卡尺、千分

3、尺，刻度尺和温度计、密度计、电子秒表等装置进行测量，并学会当测量条件不是理想条件时如何通过修正使测量结果更接近于真实结果。二．实验原理1.毛细血管法图1毛细管黏度计实际液体在水平细圆管中流动时，因黏性而呈分层流动状态，各流层均为同轴圆管。若细圆管半径为r，长度为L，细管两端的压强差为，液体黏度为，则细圆管的流量上式即泊肃叶定律。本实验采用的方法是，通过测量一定体积的液体流过毛细管的时间来计算h。即①式中即为t时间内流过毛细管的液体体积。当毛细管沿竖直位置放置时，应考虑液体本身的重力作用。因此，式①可表示为：②本实验所用的毛细管黏度计如图3.2-1所示，它是一个U型玻璃管，

4、A与B之间为一毛细管，左边上部的管泡两端各有一刻痕C和A，右边为一粗玻璃管且也有一管泡。实验时将一定量的液体注入右管，用吸球将液体吸至左管。保持黏度计竖直，然后让液体经毛细管流回右管。设左管液面在C处时，右管中液面在D处，两液面高度差为H，CA间高度差为h1，BD间高度差为h2。因为液面在CA及BD两部分中下降及上升的极其缓慢（管泡半径远大于毛细管半径），液体内摩檫损耗极小，故可近似作为理想液体，且流速近似为零。设毛细管内液体的流速为v，由伯努利方程可知流管中各处的压强、流速与位置之间的关系为：仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢15精品好文档，推荐学习交流对于图1

5、中所示的C处和A处，若取，则有其中C处流速，P0为大气压强，PA为A处压强。所以有同理，对B处与D处应用伯努利方程可得B处压强其中v为毛细管内的流体流速。由此，毛细管两端压强差为：③将式③代入式②得：④在实际测量时，毛细管半径r、毛细管长度L和A、C二刻线所划定的体积V都很难准确地测出，液面高度差H又随液体流动时间而改变，并非固定值，因此，直接使用④式计算黏度相当困难。下面介绍比较测量法，即使用同一支毛细管黏度计，测两种不同液体流过毛细管的时间。测量时，如果对密度分别为1和2的两种液体取相同的体积，则在测量开始和测量结束时的液面高度差H也是相同的，分别测出两种液体的液面从

6、C降到A（体积为V）所需的时间t1和t2，由于r、V、L都是定值，因此可得下式和⑤式中和分别是体积为V的两种液体流过毛细管的平均流量。⑤中的两式相比可得⑥式中1和2分别为两种不同液体的黏度，若已知1、2和1，只要测出t1和t2就可求出第二种液体的黏度。这种方法就叫做比较测量法。仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢15精品好文档，推荐学习交流2.落球法金属小圆球在液体中下落时收到三个铅直方向的力:小球重力mg、液体对小球的浮力ρgV和粘滞阻力F。若液体无线深广，在小球下落速度较小时，有F=其中r是小球半径，η称为液体粘度。随着小球下落速度的增大，阻力随之增大，最后三力

7、达到平衡，即mg=+此时，小球做匀速直线运动。则由上式可得η=⑦令小球直径为d，并用m=,v=,r=代入上式得η=⑧其中为小球材料的密度，l为小球匀速下落的距离，t为小球下落l距离所用的时间。注意：因实验室无法满足无限深广的条件，所以式②改为⑨其中D为容器内径，H为液柱高度三．实验装置及过程【1】.实验装置：①毛细管法:奥氏黏度计1台；分析纯无水乙醇1瓶、蒸馏水1杯；仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢15精品好文档，推荐学习交流密度计、温度计各1个，电子秒表1只；烧杯、移液管1只、洗耳球1个；②落球法:落球法黏度测量仪