實驗二、液體粘滯系數(shù)的測定

實驗二、液體粘滯系數(shù)的測定物理學(xué)教研室醫(yī)學(xué)物理學(xué)實驗各種實際液體具有不同程度的粘滯性，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內(nèi)摩擦力產(chǎn)生，這一內(nèi)摩擦力稱為粘滯（阻）力。粘滯（阻）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)η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(qiáng)弱的重要參數(shù)。液體粘度（粘滯系數(shù)）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(jī)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)。血液粘度增大使血液流動變慢，流入人體器官的血流量減少，于是人體處于供血、供氧不足的狀態(tài)，這可能引發(fā)心腦血管疾病。因此，測量血粘滯系數(shù)的大小是檢查人體血液健康的重要標(biāo)志之一。測定粘滯系數(shù)有多種方法：本次實驗采用多管落球法來測量實驗?zāi)康?/p>

1、掌握用ND-2型液體粘滯系數(shù)儀測液體的粘滯系數(shù)；2、熟悉JCD3讀數(shù)顯微鏡的使用方法；3、觀察液體的內(nèi)摩擦現(xiàn)象，了解液體粘度的含義。實驗器材液體粘滯系數(shù)儀、讀數(shù)顯微鏡、小鋼球磁鐵、秒表、鑷子、溫度計待測液（蓖麻油）實驗原理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r是小球的半徑，是小球的速度，η為液體粘滯系數(shù)。斯托克斯從斯托克斯定律出發(fā)，當(dāng)小球作勻速運動時，測出小球下落的速度，就可以計算出液體粘滯系數(shù)。適用條件：要求液體是無限廣延的且無旋渦產(chǎn)生。要求所用的小球是光滑的，而且半徑應(yīng)當(dāng)適當(dāng)小。

小球在液體中作自由下落時，受到三個力的作用，且都在豎直方向：重力mg、浮力ρgV和粘滯阻力

。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：mg其中ρ0和ρ分別是小球和液體的密度，d為小球的直徑，g是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取Ｒ嘁獫M足斯托克斯定律的適用條件：1、液體是無限廣延的且無旋渦產(chǎn)生。2、所用的小球是光滑的，而且半徑應(yīng)當(dāng)適當(dāng)小。

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，因此要采用一種數(shù)學(xué)方法來實現(xiàn)無限廣延的條件。外推法η的理論值（內(nèi)插法）：由兩點直線方程：將y換成η，x換成T,即有：有：η(Pa.S)T(℃)η1η2T1T2ηT實驗內(nèi)容思考題：P261測量小球直徑一次，寫出小球直徑結(jié)果的表達(dá)式。計算小球直徑的相對誤差。根據(jù)管高求管子高度的相對誤差。測定小鋼球下落時間。計算間接測量η的值、平均絕對誤差和相對誤差Eη，(要求計算過程)寫出結(jié)果的表達(dá)式。記錄液體溫度，根據(jù)溫度用內(nèi)插法判斷η的理論值。理論值注意事項筒內(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