落球法測定液體的粘度

1、 物理實驗預(yù)習(xí)報告化學(xué)物理系 05級 姓名 張亮 學(xué)號 PB05206050一、實驗題目：落球法測定液體的粘度二、實驗?zāi)康模和ㄟ^用落球法測量油的粘度，學(xué)習(xí)并掌握測量的原理和方法三、實驗原理：實驗原理1 斯托克斯公式的簡單介紹粘滯阻力是液體密度、溫度和運動狀態(tài)的函數(shù)。從流體力學(xué)的基本方程出發(fā)可導(dǎo)出斯托克斯公式： 粘滯阻力 （1） 2 的表示在一般情況下粘滯阻力F是很難測定的。還是很難得到粘度。為此，考慮一種特殊情況：小球的液體中下落時，重力方向向下，而浮力和粘滯阻力向上，阻力隨著小球速度的增加而增加。最后小球?qū)⒁詣蛩傧侣?，由式?(2) 式中是小球的密度，g為重力加速度，由式（2）得 （3） 由

2、對Re的討論，我們得到以下三種情況：（1） 當(dāng)Re<0.1時，可以取零級解，則式（3）成為 （4即為小球直徑和速度都很小時，粘度的零級近似值。（2）0.1<Re<0.5時，可以取一級近似解，式（3）成為 （8）（3）當(dāng)Re>0.5時，還必須考慮二級修正，則式（6）變成 （9）四、實驗步驟:1 用等時法尋找小球勻速下降區(qū)，測出其長度l。2 用螺旋測微器測定6個同類小球的直徑，取平均值并計算小球直徑的誤差。3 將一個小球在量筒中央盡量接近液面處輕輕投下，使其進入液面時初速度為零，測出小球通過勻速下降區(qū)l的時間t，重復(fù)6次，取平均值，然后求出小球勻速下降的速度。4 測出R、h

3、和0（三次）及液體的溫度T，溫度T應(yīng)取實驗開始時的溫度和實驗結(jié)束時的溫度的平均值。應(yīng)用式（7）計算0。5 計算雷諾數(shù)Re，并根據(jù)雷諾數(shù)的大小，進行一級或二級修正。6 選用三種不同直徑的小球進行重復(fù)實驗。五、實驗數(shù)據(jù)記錄：勻速下降區(qū)l/cm.12.1012.1112.11直徑2R/cm8.7988.7968.800高H/cm29.8029.8229.85液體密度0/0.959鋼球密度/7.80液體溫度/27.9液體溫度/28.0重力加速度g/979.47 表1123456直徑( 大)/mm3.9653.9663.9653.9703.9683.970時間/s1.661.681.671.701.67

4、1.71直徑（中）/mm2.9722.9702.9722.9742.9702.974時間/s2.642.662.652.622.672.61直徑（?。?mm2.3402.3352.3362.3402.3302.335時間/s4.134.144.124.114.154.12 表2 注：由于做本次實驗前手意外受傷，打上了石膏，導(dǎo)致數(shù)據(jù)測量時可能有較大的偏差，特此說明，望老師理解。六、實驗數(shù)據(jù)分析:1. 小球直徑和時間t的數(shù)據(jù)處理：大球直徑/mm時間/s中球直徑/mm時間/s小球直徑/mm時間/s平均值3.9671.682.9722.6422.3364.128標準相對偏差2.341.941.792.

5、323.741.47勻速下降區(qū)l/cm.高H/cm直徑2R/cm平均值12.10729.828.798標準相對偏差5.772.5522.0 表3小球勻速下降的速度：=7.207 m/s=4.583 m/s=2.933 m/s2、黏滯系數(shù)的計算: 將表2中的數(shù)據(jù)代入公式（4） 計算所得值列入表4123456/ pa s70.8571.7471.2972.7371.3873.1671.86/ pa s65.2465.6565.4965.8365.9065.4965.60/ pa s64.5264.4164.1564.2164.3064.1064.28 43、雷諾數(shù)Re計算根據(jù)公式 計算得：0.3330.2730.2194.不確定度的計算:mmn=6時,t=1.11, 所以: d=3.9960.004 mm P=0.68 d=3.9960.008 mm P=0.95 d=3.9960.012 mm P=0.99七、問題與思考:1、假設(shè)在水下發(fā)射直徑為1m的球形水雷，速度為10m/s，水溫為10，試求水雷附近海水的雷諾數(shù)。答: 取海水的密度近似為純水的密度,即為1*10kg/m代入中，得水雷附近海水的雷諾數(shù)Re=1.54*102、 設(shè)容器內(nèi)N1和N2之間為勻速下降區(qū)，那么對于同樣材質(zhì)但直徑較大的球， 該區(qū)間也是勻速下降區(qū)嗎？反過來呢？. 答: 對于同樣材質(zhì)但直徑較大的球