毛細(xì)管法測(cè)液體黏度試驗(yàn)原理實(shí)際液體都具有不同程度的黏性當(dāng)液體

1、。即（3.2-1）毛細(xì)管法測(cè)液體黏度實(shí)驗(yàn)原理實(shí)際液體都具有不同程度的黏性。當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，平行于流動(dòng)方向的各層液體的速度都不相同，即存在著相對(duì)滑動(dòng)。于是，在各流層之間存在內(nèi)摩檫力，這一內(nèi)摩檫力亦稱為黏性力。黏性力的方向沿相鄰兩流層接觸面的切向，其大小與該流層處的速度梯度及接觸面積成正比。比例系數(shù) 稱為黏度，它表征了液體黏性的大小，與液體的性質(zhì)和溫度有關(guān)。實(shí)際液體在水平細(xì)圓管中流動(dòng)時(shí)， 因黏性而呈分層流動(dòng)狀態(tài)， 各流層均為同軸圓管。 若細(xì)圓管半徑為 r，長(zhǎng)度為L(zhǎng),細(xì)管兩端的壓強(qiáng)差為 JP,液體黏度為，則細(xì)圓管的流 量上式即泊肅葉定律。本實(shí)驗(yàn)采用的方法是，通過測(cè)量一定體積的液體流過毛細(xì)管的時(shí)間來計(jì)算

2、7.r.P8 L式中V 即為t時(shí)間內(nèi)流過毛細(xì)管的液體體積。當(dāng)毛細(xì)管沿豎直位置放置時(shí)，應(yīng)考慮液體本身的重力作用。因 此，式（3.2-1）可表示為:(3.2-2)二 r4(P igL)8L本實(shí)驗(yàn)所用的毛細(xì)管黏度計(jì)如圖3.2-1所示，它是一個(gè) U型玻璃管，A與B之間為一毛細(xì)管，左邊上部的管泡兩端各有一刻痕C和A，右邊為一粗玻璃管且也有一管泡。實(shí)驗(yàn)時(shí)將一定量的液體注 入右管，用吸球?qū)⒁后w吸至左管。保持黏度計(jì)豎直，然后讓液體經(jīng) 毛細(xì)管流回右管。設(shè)左管液面在C處時(shí)，右管中液面在 D處，兩液面高度差為H , CA間高度差為m, BD間高度差為h2。因?yàn)橐好嬖贑A及BD兩部分中下降及上升的極其緩慢 （管泡半徑

3、遠(yuǎn)大于毛細(xì)管 半徑），液體內(nèi)摩檫損耗極小， 故可近似作為理想液體， 且流速近似 為零。設(shè)毛細(xì)管內(nèi)液體的流速為V，由伯努利方程可知流管中各處的壓強(qiáng)、流速與位置之間的關(guān)系為：1丄：2TghP二常量2對(duì)于圖3.2-1中所示的C處和A處，若取hA =0，則有1 2 1 2gh1 Jc yvPa其中C處流速Vc : 0，P0為大氣壓強(qiáng),Pa為A處壓強(qiáng)。1 2所以有PA = P0: gh1v1 2 同理，對(duì)B處與D處應(yīng)用伯努利方程可得B處壓強(qiáng)PB二P0 - ;?gh2V2v為毛細(xì)管內(nèi)的流體流速。由此，毛細(xì)管兩端壓強(qiáng)差為：P = PaPb =Pgg +h2）= Pg（H L）（ 3.2-3）將式（3.2-3

4、）代入式（3.2-2）得：(3.2-4)在實(shí)際測(cè)量時(shí)，毛細(xì)管半徑 r、毛細(xì)管長(zhǎng)度L和A、C二刻線所劃定的體積 V都很難準(zhǔn) 確地測(cè)出，液面高度差 H又隨液體流動(dòng)時(shí)間而改變，并非固定值，因此，直接使用（3.2-4）式計(jì)算黏度 相當(dāng)困難。下面介紹比較測(cè)量法，即使用同一支毛細(xì)管黏度計(jì)，測(cè)兩種不同液 體流過毛細(xì)管的時(shí)間。測(cè)量時(shí)，如果對(duì)密度分別為Pi和P 2的兩種液體取相同的體積，則在測(cè)量開始和測(cè)量結(jié)束時(shí)的液面高度差H也是相同的，分別測(cè)出兩種液體的液面從C降到A（體積為V）所需的時(shí)間ti和t2,由于r、V、L都是定值，因此可得下式V 幾OC V ；?2ti1(3.2-5)式（3.2-5）中-和-分別是體積

5、為V的兩種液體流過毛細(xì)管的平均流量。（3.2-5）中tit2的兩式相比可得(3.2-6)式中n 1和口 2分別為兩種不同液體的黏度，若已知P 1、P2和耳1,只要測(cè)出ti和t2就可求出第二種液體的黏度。這種方法就叫做比較測(cè)量法。附表1水的黏度溫度/C黏度n/ x 10-3Pa s溫度/c黏度n/x 10-3Pa s溫度/ c黏度口/x 10-3Pa s01.787111.271210.98711.728121.235220.95521.671131.202230.93231.618141.169240.91141.567151.139250.89051.519161.109260.87061.

6、472171.081270.85171.428181.053280.83381.386191.027290.81591.346201.002300.798101.307注：如測(cè)出的溫度有小數(shù)部分，常用內(nèi)插法進(jìn)行處理，例如求12.4 C時(shí)水的黏度值，其方法為r=120.413 - 12 1=1.235 0.41.202-1.2351=1.222 10Pa s附表2酒精的密度溫度/ c密度P密度P密度P3-3溫度/c3-3溫度/ c3-3/ x 10 kg.m/x 10 kg.m/x 10 kg.m00.80625140.79451280.7826710.80541150.79367290.781

7、8220.80457160.79283300.7809730.80374170.79198310.7801240.80290180.79114320.7792750.80207190.79029330.7784160.80123200.78945340.7775670.80039210.78860350.7767180.79956220.78775360.7758590.79872230.78691370.77500100.79788240.78606380.77414110.79704250.78522390.77329120.79620260.78437130.79535270.78352附表3酒精在不