液體粘滯系數(shù)的測定

實驗項目介紹實驗資料：落球法液體粘滯系數(shù)測定實驗名稱：kunter 可預約計劃： 0指導教師：1實605 實驗類型： 綜合執(zhí)行教室：FD-VM-II落球法粘滯系數(shù)測定實驗儀器： 儀6儀器套數(shù)：3準備天數(shù)：實驗介紹:用落球法測定液體的粘滯系數(shù)一、實驗目的和意義液體都具有粘滯性，液體的粘滯系數(shù)（又稱內(nèi)摩擦系數(shù)或粘度）是液體粘滯性大小的量度，也是粘滯流體的主要動力學參數(shù)。研究和測定流體的粘滯系數(shù)，不僅在物性研究方面，而且在醫(yī)學、化學、機械工業(yè)、水利工程、材料科學及國防建設(shè)中都有很重要的實際意義。例如,現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)現(xiàn)，許多心血管疾病都與血液粘度的變化有關(guān)，血液粘度的增大會使流入人體器官和組織的血流量減少，血液流速減緩，使人體處于供血和供氧不足狀態(tài)，可能引發(fā)多種心腦血管疾病和其他許多身體不適癥狀，因此，測量血液粘度的大小是檢查人體血液健康的重要標志之一。又如，石油在封閉管道中長距離輸送時，其輸運特性與粘滯性密切相關(guān)，因而在設(shè)計管道前，必須測量被輸石油的粘度。液體的粘度受溫度的影響較大，通常隨著溫度的升高而迅速減小。測定粘滯系數(shù)的方法有多種，如轉(zhuǎn)筒法、毛細管法、落球法等。轉(zhuǎn)筒法，利用外力矩與內(nèi)摩-S擦力矩平衡，建立穩(wěn)定的速度梯度來測定粘度，常用于粘度為0.1?100 的流體；毛細管法，通過一定時間內(nèi)流過毛細管的液體體積來測定粘度，多用于粘度較小的液體如水、乙醇、四氯化碳等；落球法，通過小球在液體中的勻速下落，利用斯托克斯公式測定粘度，常用于粘度較大的透明液體如蓖麻油、變壓器油、機油、甘油等。本實驗學習用落球法測定蓖麻油的粘滯系數(shù)，如果一小球在粘滯液體中鉛直下落，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，因此小球愛到粘滯阻力，它的大小與小球下落的速度有關(guān)。當小球作勻速運動時，測出小球下落的速度，就可以計算出液體的粘度。二、參考資料1、黃秉鍊?大學物理實驗?長春：吉林科學技術(shù)出版社，2003，P65-68；2、沈元華等?基礎(chǔ)物理實驗?北京：高等教育出版社，2003，P119-122；3、閻旭東等?大學物理實驗?北京：科學出版社，2003,P63-65；4、李天應(yīng)?物理實驗?武漢：華中理工大學出版社，1995，P100-102；5、王惠棣等?物理實驗?天津：天津大學出版社，1997,P137-144；6、吳鋒等?大學物理實驗教程?北京：化學工業(yè)出版社，2003，P84-86。三、實驗前必備的基本知識1、了解小球在液體中下落過程中的受力和運動情況，掌握描述粘滯力的斯托克斯定律及其適用條件。2、本實驗為什么要對斯托克斯定律的表達式進行修正？如何修正？3、了解用落球法測定液體的粘滯系數(shù)的計算公式(月—月)釵工 1 1取(1+2.4—)(1+1.6—)的推導過程，明確式中各量的含義，清楚哪些量是已知量，哪些量是待測量(未知量)。四、主要器材及技術(shù)指標1、激光光電開關(guān)在立柱上沿柱移動的距離（量程）：40cm刻度1mm2、激光光電計時器量程250.0s分辨率0.1s3、盛待測液體量筒規(guī)格：1000mL高度40cm4、直徑1mm小鋼珠在液體中下落測量速度的誤差小于1%6、計時器工作電源AC220±20V7、千分尺：量限為25mm，最小分度值為：0.01mm。用于測量小鋼球的直徑。8、秒表：有多種量限，對于不同的量限，最小分度值也不同。本實驗取量限40min，此時可讀到0.01s（即精度為0.1s）。可用于測量小球下落時間。9、溫度計：0-100oC，1oC。用于測量液體的溫度。本實驗液體粘滯系數(shù)測量誤差小于3%五、儀器裝置1、儀器實物圖2、結(jié)構(gòu)簡圖2313B1-鼻皆：2-St張叛襯器A：3-飯卅荒射眸4-穩(wěn)光接收爵A：5-淞光接收劈日方-搟筒卜手斯后面椅冃-電凋桶廉；9-S［卅佶耳拎制10-*機爺而攝陽-U■時聘;12-由鶴拜免13-計時黔復菽端圖1 FEMM-II搏球法液體粘滿系數(shù)測宗仗結(jié)材圖激光光電計時系統(tǒng)由激光光源、光敏三極管、直流電源及計時器組成。本計時器內(nèi)設(shè)單片機芯片，并進行適當編程，具有計時和計數(shù)功能?？捎糜趩螖[、氣墊導軌、測量馬達轉(zhuǎn)速、產(chǎn)品計數(shù)產(chǎn)品厚度測量、車輛運動速度測量及體育比賽計時等與計時相關(guān)的實驗。它的優(yōu)點是：1）抗干擾能力強；2）光源與接收器可遠距離測量；3）對半透明物質(zhì)也能透光測量。六、本項目可做的實驗內(nèi)容1、觀察液體的內(nèi)摩擦現(xiàn)象，讓小球沿中心軸線下落，測量蓖麻油的粘滯系數(shù)。（必做）2、讓小球偏離中心軸線下落，觀測小球下落速度的變化。3、若條件允許，用激光光電門與電子計時儀代替電子秒表，將三至四個激光光電門裝在圓筒上下不同位置，測量小球下落過程中速度，證明小球作勻速運動，同時測量液體的沾度，并測量結(jié)果與公認值進行比較。4、采用直徑不同的多種小球，重復實驗，證明你所用的測量公式的正確性。七、實驗要求可選做1-4項中的一項、多項或全部內(nèi)容，第一項為必做內(nèi)容。要求自己查閱相關(guān)資料，設(shè)計好實驗原理、實驗步驟并進行實驗，完成實驗報告并按時上交。八、操作要領(lǐng)1、調(diào)整底盤水平、立柱鉛直。在實驗架的鋁質(zhì)橫梁中心部位放置重錘部件，放線，使重錘尖端靠近底盤，并留一小間隙。調(diào)節(jié)底盤旋鈕，使重錘對準底盤中心圓點。2、接通實驗架上的兩個激光發(fā)射器的電源，可看見它們發(fā)出紅光，調(diào)節(jié)激光發(fā)射器的位置使紅色激光束平行地對準垂線。3、收回重錘部件，將盛有被測液體的量筒放置到實驗架底盤中央，使量筒底部外圍與底座面上環(huán)行刻線對準，并在實驗中保持位置不變。4、調(diào)整激光接收器（光電三極管）接收孔的位置，使其對準激光束。5、用厚紙擋光，試驗激光光電門擋光效果，觀察是否能按時啟動和結(jié)束計時。6、將小球放入銅質(zhì)小球?qū)Ч埽^測小球下落時，能否阻擋激光光線，若不能，可適當調(diào)整激光器或接收器的位置。7、測二平行激光束的間距，可以從固定激光器的立柱標尺上讀出。8、主機的使用方法1）打開電源開關(guān)，按儀器面板上的復位鍵，使顯示器顯示初始狀態(tài)：“Fd----”。2）儀器從激光接收器的第一次觸發(fā)（有指示燈和顯示器顯示）開始計時（顯示器從0開始）到激光接收器第二次觸發(fā)停止計時，此時間就為小球下降L距離所花費的時間。九、使用注意事項1、小鋼珠直徑可用讀數(shù)顯微鏡讀出，也可以用千分尺測量，但千分尺必須正確使用，防止將鋼珠（直徑1mm）壓扁，而引起誤差。2、測量液體溫度時，須用精確度較高的溫度計，若使用水銀溫度計，則必須定時校準。3、實驗時，可用手控秒表與激光開關(guān)同時計數(shù)，以增加實驗內(nèi)容，增強動手能力及誤差分析的訓練。4、激光束不能直