(5.1)-落球法測定液體的粘度

大學(xué)物理實驗落球法測定液體的粘度目錄CONTENTS實驗背景實驗原理實驗內(nèi)容注意事項1345實驗?zāi)康?一、實驗背景▲各種實際液體具有不同程度的粘滯性，當(dāng)液體流動時，具有不同速度的各層流體之間，存在著相對滑動，于是在各層之間就有摩擦力產(chǎn)生，這一摩擦力稱內(nèi)摩擦力或粘滯力，它的方向平行于接觸面而與流動方向相反，其大小與速度梯度成正比、與接觸面積成正比，比例系數(shù)η稱為粘滯系數(shù)?！桥c液體的溫度關(guān)系密切，當(dāng)溫度上升時，η迅速下降。1、什么是液體粘滯系數(shù)一、實驗背景化學(xué)化工一、實驗背景醫(yī)學(xué)領(lǐng)域一、實驗背景流體力學(xué)一、實驗背景水利工程二、實驗?zāi)康?/p>

▲1、了解PID溫度控制的原理；▲2、落球法測量不同溫度下蓖麻油的粘度；▲3、練習(xí)用停表記時，用螺旋測微器測直徑?！局攸c難點】▲1、PID控溫的時蓖麻油溫度變化的規(guī)律；▲2、如何使得金屬小球沿玻璃管中軸線下落。三、實驗原理3.1液體的粘滯性與粘滯系數(shù)

各種實際液體具有不同程度的粘滯性，當(dāng)液體流動時，具有不同速度的各層流體之間，存在著相對滑動，于是在各層之間就有摩擦力產(chǎn)生，這一摩擦力稱內(nèi)摩擦力或粘滯力，它的方向平行于接觸面而與流動方向相反，其大小與速度梯度成正比、與接觸面積成正比，比例系數(shù)η

稱為粘滯系數(shù)。

η與液體的溫度關(guān)系密切，當(dāng)溫度上升時，η迅速下降。問題的提出：若給你一種液體你怎樣來測得它的粘滯系數(shù)？三、實驗原理利用理想化條件下的斯托克斯公式：三、實驗原理式中d是小球的直徑，v是小球的速度，η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。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(yùn)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:12實驗的設(shè)計思想

當(dāng)金屬小球在無限深廣粘滯性液體中下落時，在鉛直方向其受力如圖所示。當(dāng)三力平衡時，小球做勻速直線運(yùn)動，速度為v。由受力分析可得HlN1N2mg三、實驗原理其中ρ和ρ0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?。公式的修正對于小球：三、實驗原理小球是在?nèi)徑為D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h及所用時間t，則上式變?yōu)椋喝?、實驗原?/p>

PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)過渡過程實驗儀器四、實驗內(nèi)容電源開關(guān)啟控/?？馗淖償?shù)值參數(shù)選擇確認(rèn)設(shè)定溫度初始溫度當(dāng)前溫度調(diào)節(jié)時間溫度隨時間變化的曲線溫度(oC)時間四、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，共測8次，取其

平均值記錄測量的結(jié)果；3、

測量小球在液體中下落速度并計算粘度。溫度（?C）時間（s）速度(m/s)小球下落距離（m）η(Pa?s)測量值*η(Pa?s)標(biāo)準(zhǔn)值12345平均102.42015200.98625300.45135400.231455055▲1、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；▲2、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無初速度自由落下；▲3、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；▲4、