用落球法測量液體的粘滯系數(shù)

1、25系05級PB05025003實驗報告實驗題目：落球法測定液體的黏度實驗目的：本實驗的LI的是通過用落球法測量油的粘度，學習并掌握測量的原理和方 法實驗原理：1、斯托克斯公式粘滯阻力是液體密度、溫度和運動狀態(tài)的函數(shù)。如果小球在液體中下落時的速度V很小，球的半徑r也很小，且液體可以看成在各方向上都是無限廣闊的F = 6砂少(1)n是液體的粘度，si制中，口的單位是2、雷諾數(shù)的影響雷諾數(shù)Re來表征液體運動狀態(tài)的穩(wěn)定性。設液體在圓形截面的管中的流速為V,液2vprRe =體的密度為P0,粘度為F,圓管的直徑為2r,那么 奧西思果爾斯公式反映出了液體運動狀態(tài)對斯托克斯公式的影響：319F = 6八7

2、7/v(l + Re R1 +.)16 £1080式中遲項和爛項可以看作斯托克斯公式的第一和第二修正項16 1080隨著Re的增大，高次修正項的影響變大3、容器壁的影響考慮到容器壁的影響，修正公式為r a1 qF = 6 力 7"(1 + 2.4 -)(1 + 3.3 -)(1+ R-用 + )Rh 16 &1080 '4、n 的表示因 F 是很難測定的， 利用小球勻速下落時重力、 浮力、粘滯阻力合力等于零， 由式 (4)捫Qg砂1 + 2.4評+ 3.3評+捫-而八+1(p-PJgF| 18 v(l + 2.4 )(1 + 3.3 )(1 + /?.-上-

3、R :+.) 2R2h 16 '1080 "a?當RN時，可以取零級解，那么式6就成為1 (P-pJgF一叭(1 + 2.4 磊)0+ 3 瑤)即為小球直徑和速度都很小時，粘度 n的零級近似值時，可以取一級近似解，式6就成為16加+?=丄一匚沁一叭1 + 24 磊 XI+ 3.3 冷它可以表示成為零級近似解的函數(shù):(8)D = a廠八小仇1OC?當Re 時，還必須考慮二級修正，那么式6變成2R2/7 2 二軌91 +實驗內(nèi)容：1、利用三個橡皮筋在幕近量筒下部的地方， 分出兩個長度相等的區(qū)域，利用秒表測 量小球通過兩段區(qū)域的時間，調(diào)整橡皮筋的位置，并保持兩段區(qū)域等長，尋找兩 次

4、測量時間相等的區(qū)域，測出兩段區(qū)域總長度 I。2、選用大、中、小三種不同直徑的小球進行實驗。3、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。4、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零，5、分別測出6個小球通過勻速下降區(qū)I的時間t,然后求出小球勻速下降的速度6、用相應的儀器測出R、h和po.各測量三次及液體的溫度 溫度T應取實驗開始 時的溫度和實驗結(jié)束時的溫度的平均值。應用式7計算no。7、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。數(shù)據(jù)記錄處理：1、根本數(shù)據(jù)：鋼球密度。=7.8g/cw3油的密度p =0.9615g/ cmy重力加速

5、度g=979.47cm/ 5 2初始溫度T= C實驗后溫度T= C2、量筒參數(shù)：123x你液面高度h/cm勻速下降區(qū)l/cm量筒直徑D/cm計算置信度"下的不確定度，t=/農(nóng)弋=0.05 cm, C=3, A | , =0.002 cm? C = >/3a. h =29.92cm=0.02cm匕彳"+卡-液面高度h= 土 cmb. /=12.81cm=0.02s=J5.r+»cm勻速下降區(qū)上土cm=0.004 cmD =8.794cm量筒直徑D= ± cm3、三種小球直徑d及下落時間t：di/mmti/sD2/mmt2/sD3/mmts/s計算直徑

6、在置信度P二下的不確定度，t= Ar =0.01 mm, C=3mm,1=2987=m;mJ2+S 廣 Ja ?你)'+(另妙003003 mm, mm, chdd=±=d、56mm,八=J(t-u Ai)2+(八-)2 =0.003 mm, ch= 土計算小球下落速度:a. ti=/j =, = =0.0393m/sb. t2=f> =1,V2 = = 0.0247m/sC. t3=/3 =1,V3 = = 0.0111m/sG計算液體黏度:1 S-PjgZ勺。=% + 2.4 腳 + 3 垮)Pa s,a. 第一種球:R嚴也=,因為vRev進行一級修正,3 ,77

7、產(chǎn) f n,故利用第一種球測得的黏度n= Pa ? s.b.第二種球：、廠廠-l 18 v(l + 2.4 )(1 + 3.3 )27?2hs,=Pa因為v Re v進行一級修 正,3 ,護處 Pa? s,故利用第二種球測得的黏度n= Pa ? S.C. 第三種球：(Q Q)gd 116 v(l + 2.4 )(1 + 3.3 ) 2R 2hR嚴沁=,因為Rev,取零級解，故利用第三種球測得的黏度r= Pa ? s最終結(jié)果：第一種球測得黏度：n=Pa? S第二種球測得黏度：Pa? s第三種球測得黏度：Pa? s思考題：1、 假設在水下發(fā)射直徑為lm的球形水雷,速度為10m/s,水溫為10°C,7 ； = 1.3x10-4P6/-5,試求水雷附近海水的雷諾數(shù)。答:海水密度近似等于1.02 g/c/n 3 ,那么R嚴沁=7.7x10?2、 設容器內(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：不一定，因為半徑不同，那么球的重力G,所受的浮力F和