落球法測液體的粘度系數(shù)ppt課件

1、實驗?zāi)康?實驗原理 實驗內(nèi)容 注意事項 思考題,落球法測液體的粘度系數(shù),當(dāng)液體流動時，平行于流動方向的各層流體速度都不相同，即存在著相對滑動，于是在各層之間就有摩擦力產(chǎn)生，這一摩擦力稱為粘滯力。 粘滯力的方向平行于接觸面，其大小與速度梯度及接觸面積成正比。比例系數(shù)稱為粘滯系數(shù)（或粘度），粘滯系數(shù)與液體的性質(zhì)，溫度和流速有關(guān)，它是表征液體粘滯性強弱的重要參數(shù)。,液體粘滯性的測量是非常重要的，對液體粘滯性的研究在醫(yī)療、航空、水利、機械潤滑和液壓傳動等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。 例如，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)，許多心血管疾病都與血液粘度的變化有關(guān)。石油在封閉管道中長距離輸送時，其輸運特性與粘滯性密切相關(guān)，因而在設(shè)計管道

2、前，必須測量被輸石油的粘度。,測定可以有多種方法，如落球法、轉(zhuǎn)筒法、阻尼法、泊肅葉法等，本實驗采用落球法。,1.觀察液體的內(nèi)摩擦現(xiàn)象； 2.掌握用落球法測液體的粘度系數(shù)的原理和方法； 3.測定蓖麻油的粘滯系數(shù)。,【實驗?zāi)康摹?如果一小球在液體中下落，由于附著于球面的液層與周圍其他液層之間存在著相對運動，因此小球受到粘滯阻力，它的大小與小球下落的速度有關(guān)。 根據(jù)斯托克斯定律，小球所受到的粘滯阻力f 為:,式中d是小球的直徑，v是小球的速度，為液體粘滯系數(shù)。,斯托克斯定律要求液體是無限廣延的且無旋渦產(chǎn)生。故所用的小球是光滑的，而且半徑應(yīng)當(dāng)適當(dāng)小。,【實驗原理】,小球在液體中作自由下落時，受到三個力

3、的作用，且都在豎直方向：重力mg、浮力gV 和粘滯阻力f 。 開始下落時小球運動速度較小，相應(yīng)的阻力也小，重力大于粘滯阻力和浮力，所以小球作加速運動。由于粘滯阻力隨小球的運動速度增加而逐漸增加，加速度越來越小，最后，三個力達(dá)到平衡，即：,其中和0分別是液體和小球的密度，d 為小球的直徑，g是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?小球是在內(nèi)徑為D，液體高度為h的管中下落，不能滿足無限寬廣的條件，因此，對上式要加以實際條件的修正。 當(dāng)D遠(yuǎn)大于d時，考慮到實驗中直接測量量是小球的直徑d和勻速時一定的下落高度N1N2及所用時間t，則上式變?yōu)椋?1. 單管法,（1）,依次測出同一小球經(jīng)過一組不同內(nèi)徑的圓筒中同樣距離所用的

4、時間t，再作(d/D)t曲線，對大量的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合可發(fā)現(xiàn)，該曲線為一直線，延長該直線與縱軸(t軸)相交，其截距to就是D 時，即在無限廣延的液體中小球勻速下落通過所用的時間，測出d、D、 和 ( 、g由實驗室給出)，算出v=,代入下式就可算出粘度系數(shù),2. 多管法,（2）,【實驗內(nèi)容】,(1)調(diào)整底盤水平。 (2)用螺旋測微器測小鋼球的直徑d，在5個不同方向上測，取其平均值。共測6個小球，記錄測量的結(jié)果，編號待用。 (3) 用游標(biāo)卡尺從不同位置分別測量6只玻璃圓筒內(nèi)徑D各5次。 (4）用米尺測出N1與N2的間距。 (5) 用溫度計測量油溫，在全部小球下落完后再測量一次油溫，取平均值作為

5、實際油溫。,(6) 單管法 將6個小鋼球先后自中心放入內(nèi)徑最大的1#圓筒內(nèi)，記下相應(yīng)通過 所用的時間ti及油溫T，利用(1)式計算出vi ，即可求出,(7) 多管法 將 小球依次放入 玻璃圓筒內(nèi)記下相應(yīng)的ti，作 曲線(D為容器內(nèi)徑)。理論表明該曲線為一直線，將直線外推到D時的t0值，于是 ，代入(2)式即可求得值，并與單管法求出的值及查表得出的該溫度下的理論值進(jìn)行比較。,【實驗內(nèi)容】,(8) 寫出各測量結(jié)果不確定度表示式,筒內(nèi)油須長時間的靜止放置，以排除氣泡，使液體處于靜止?fàn)顟B(tài)。實驗過程中不可撈取小球，不可攪動。 將小鋼球在液體中浸一下，然后用鑷子把小鋼球沿量筒中心軸線近液面處自由落下。 液體粘滯系數(shù)隨溫度的變化而變化，因此測量中不要用手摸量筒。 在觀察小鋼球通過量筒標(biāo)志線時，要使視線水平，以減小誤差。,【注意事項】,【思考題】,1、在一定的液體中，若減小小