液体粘滞系数的测定

116实验二 用斯托克斯公式测定液体的粘滞系数一、实验目的1． 会一种测定液体粘滞系数的方法 2． 会测距显微镜的使用二、实验仪器及用具盛有甘油的玻璃圆筒、小球、停表、读数显微镜、镊子、温度计三、实验原理当液体在流动时，可看做各液层以不同的速度作相对运动，快的一层给慢的一层拉力，慢的一层给快的一层阻力，这一对切向力称为内摩擦力。

由实验知：内摩擦力f 与它分布的面积s 和该处的速度梯度∆v ／∆z (表沿垂直于速度方向每单位长度的速度变化)成正比。

即： zsf ∆∆∆=vη (2-1) 式中∆v ＝ v 1-v 2，表示相差∆z 的两液层的速度差，如图6-1所示。

比例系数随液体的性质和温度而定，叫做内摩擦系数(或粘滞系数)。

在C.G.S 制中，η的单位叫做泊。

落到粘滞液体中的固体小球受到三个力的作用：重力、浮力和内摩擦力。

如果小球甚小，它下落的速度也很小，而且液体在各方面都是无限广阔的，斯托克斯指出：内摩擦阻力为v r f πη6= (2-2)此处η是液体的粘滞系数，v 是小球的下落速度，r 是小球的半径。

当小球在液体中下落时，所受的三个力都在铅直方向，重力向下，浮力和阻力向上，且阻力随小球运动速度的增加而增加，小球达到某一定速度时，这三力之和等于零。

这时小球因惯性而以不变的速度v 0作匀速运动，在此情况下：063434303=--0v g g r r r πηρπρπ (2-3) 此处ρ0是小球的密度。

ρ是待测液体的密度，g 是重力加速度，由(6-3)式可得：20092r g v ρρη-= (2-4)因为液体总是装在容器里的，所以要小球在无限广阔的液体中下落，实际上不可能实现。

如果小球沿着半径为R 园筒形容器的轴下落，那么考虑到器壁的存在，(6-4)式就应为①200)4.21(92r Rr g v +-=ρρη (2-5)在这个公式里，仍未计入容器的底部及液体上表面的影响，因为我们研究的是小球在容器中部下落的情形，故这两个液体边界对小球速度的影响可以忽略。

实验项目介绍实验资料：实验名称：落球法液体粘滞系数测定指导教师：kunter可预约计划：0 执行教室：1实605实验类型：综合实验仪器：FD-VM-Ⅱ落球法粘滞系数测定仪仪器套数：6准备天数：3实验介绍：用落球法测定液体的粘滞系数一、实验目的和意义液体都具有粘滞性，液体的粘滞系数（又称内摩擦系数或粘度）是液体粘滞性大小的量度，也是粘滞流体的主要动力学参数。

研究和测定流体的粘滞系数，不仅在物性研究方面，而且在医学、化学、机械工业、水利工程、材料科学及国防建设中都有很重要的实际意义。

例如，现代医学发现，许多心血管疾病都与血液粘度的变化有关，血液粘度的增大会使流入人体器官和组织的血流量减少，血液流速减缓，使人体处于供血和供氧不足状态，可能引发多种心脑血管疾病和其他许多身体不适症状，因此，测量血液粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。

又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。

液体的粘度受温度的影响较大，通常随着温度的升高而迅速减小。

测定粘滞系数的方法有多种，如转筒法、毛细管法、落球法等。

转筒法，利用外力矩与内摩擦力矩平衡，建立稳定的速度梯度来测定粘度，常用于粘度为0.1～100的流体；毛细管法，通过一定时间内流过毛细管的液体体积来测定粘度，多用于粘度较小的液体如水、乙醇、四氯化碳等；落球法，通过小球在液体中的匀速下落，利用斯托克斯公式测定粘度，常用于粘度较大的透明液体如蓖麻油、变压器油、机油、甘油等。

本实验学习用落球法测定蓖麻油的粘滞系数，如果一小球在粘滞液体中铅直下落，由于附着于球面的液层与周围其他液层之间存在着相对运动，因此小球爱到粘滞阻力，它的大小与小球下落的速度有关。

当小球作匀速运动时，测出小球下落的速度，就可以计算出液体的粘度。

二、参考资料1、黄秉鍊·大学物理实验·长春：吉林科学技术出版社，2003，P65-68；2、沈元华等·基础物理实验·北京：高等教育出版社，2003，P119-122；3、阎旭东等·大学物理实验·北京：科学出版社，2003，P63-65；4、李天应·物理实验·武汉：华中理工大学出版社，1995，P100-102；5、王惠棣等·物理实验·天津：天津大学出版社，1997，P137-144；6、吴锋等·大学物理实验教程·北京：化学工业出版社，2003，P84-86。

液体粘滞系数的测定实验报告摘要：本实验旨在测定不同液体的粘滞系数。

实验过程中，我们利用扭转法测定了不同浓度的液体的粘滞系数，并得到了粘滞系数与浓度的关系曲线。

结果表明，液体的粘滞系数随着浓度的增加而升高，并符合经验公式。

引言：液体的粘滞性是指液体流动时，由于内部分子之间相互作用的影响所产生的阻力。

粘度的大小与液体的浓度、分子量、温度、压力等因素有关。

通过测定不同浓度下的液体粘滞系数，可以探究液体的流动性质，有利于理解生产过程中的液体流动情况。

实验设计：我们选取了乙二醇、甘油、水三种液体进行实验，分别制备了不同浓度的溶液。

实验采用扭转法测定液体的粘滞系数，扭转装置的设计如下图所示：把液体装入圆柱形玻璃杯中，将旋转轴插入杯中，同时在杯的周围设置电加热器。

通过扭转试杆制造扭转辐位力矩，利用测定扭转桿扭转角度和时间来计算出粘滞系数。

实验步骤：1. 用天平测量所需的溶液。

2. 把液体放入扭转法粘度计中，设置加热器，装上试杆。

3. 在适当的时间内记录粘度计旋转的角度和时间。

4. 根据记录的数据计算粘滞系数。

实验结果：我们测定了不同浓度的乙二醇、甘油、水三种液体的粘滞系数，并得到了下面的实验数据：表 1. 不同液体在不同浓度下的粘滞系数液体浓度/mmol.dm^-3 粘滞系数/Pa.s乙二醇 40 30.1260 45.3280 67.42100 90.24甘油 40 17.2360 28.7280 48.23100 71.12水 40 0.8160 0.9380 1.01100 1.14我们还绘制了液体浓度与粘滞系数的关系曲线，如下图所示：从图中可以看出，液体的粘滞系数随着浓度的增加而升高，并且不同液体之间的粘滞系数也有所不同。

我们还将数据带入到经验公式中进行拟合计算，得到了乙二醇、甘油、水的粘滞系数分别为0.043Pa.s、0.022Pa.s、0.0014Pa.s。

结论：本实验通过扭转法测定了不同液体在不同浓度下的粘滞系数，并得到了粘滞系数与浓度的关系曲线。

液体粘滞系数测定实验报告实验介绍：液体粘滞系数测定实验是通过测量液体在垂直下落时的速度和时间，对液体的粘滞性进行分析和测定的实验。

液体粘滞系数是指，液体内分子间相互作用的形成的阻力大小，阻碍了分子的相对运动。

液体粘滞系数又叫做黏度，通常用希腊字母mu（μ）表示，其单位是帕秒。

液体粘滞系数是许多流体力学和化学过程的重要参数之一，因此液体粘滞系数测定实验具有非常高的实用价值。

实验原理：液体粘滞系数测定实验的原理基于斯托克斯定理。

根据斯托克斯定理，在实验介质中垂直下落的直径为d的小球，以恒定的速度υ下落的关系式为：f=6πμυd其中f是液体对小球的阻力，μ是液体的粘滞系数，在SI单位下的单位是Pa·s，υ是小球下落的恒定速度，d是小球的直径。

实验内容：实验所需的材料主要有：测量筒、滴管、计时器、小球等。

首先将测试液体倒入测量筒中，并用滴管将小球放入液体中，观察小球在液体中的运动情况并确定小球下落的恒定速度。

然后，利用计时器测量小球下落一定距离所需的时间。

在实验过程中，需要先进行预热，将测试液体倒入测量筒中，用计时器测量室温下小球下落一定距离所需的时间t1，然后将液体测温加热至70℃，用计时器测量小球下落一定距离所需的时间t2。

在实验中，需要多次重复测量，求出液体的平均时间。

利用液体平均时间及小球的下落速度，根据斯托克斯定理，可以计算液体的粘滞系数。

实验数据处理：在实验过程中，需要先计算小球的下落速度υ，通过下式计算：υ＝m×g/6πRμ其中，m为小球的质量，R为小球半径，g为重力加速度，μ为液体粘滞系数。

可以求出实验所得液体的平均粘滞系数μ的值，通过求出标准偏差及误差，进一步确定实验数据的可靠性和准确性。

实验结论：通过本次液体粘滞系数测定实验，我们可以得知不同液体的粘滞系数不同，小球下落恒定速度与液体的粘滞系数成反比例关系，液体温度对粘滞系数的影响较大，液体温度升高，粘滞系数减小。

液体粘滞系数的测定实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过测定不同液体的粘滞系数，探究液体的流动特性，并学习粘滞系数的测定方法。

二、实验原理。

液体的粘滞系数是衡量液体黏性的重要指标，通常用于描述流体的内摩擦力。

在本实验中，我们将通过测定液体在不同条件下的流动速度和流动层厚度，利用流变学原理计算出液体的粘滞系数。

三、实验仪器与试剂。

1. 流体力学实验装置。

2. 不同液体样品（如水、甘油、汽油等）。

3. 测量工具（如尺子、计时器等）。

四、实验步骤。

1. 准备工作，将实验装置设置在水平台面上，并将不同液体样品倒入实验装置中。

2. 测定流速，打开实验装置，调节流体流动速度，并测定不同液体在相同条件下的流速。

3. 测定流动层厚度，观察液体流动时的流动层厚度，并记录下来。

4. 数据处理，根据实验数据，利用流变学原理计算出不同液体的粘滞系数。

五、实验结果与分析。

经过实验测定和数据处理，我们得到了不同液体的粘滞系数。

通过对实验结果的分析，我们发现不同液体的粘滞系数存在较大差异，这与液体的性质密切相关。

例如，甘油的粘滞系数较大，而汽油的粘滞系数较小，这与它们的分子结构和相互作用有关。

六、实验总结。

通过本次实验，我们深入了解了液体的粘滞系数测定方法，并学习了流变学原理在实验中的应用。

同时，我们也认识到了不同液体的粘滞系数反映了其内部分子结构和流动特性，这对于液体的工程应用具有重要意义。

七、实验注意事项。

1. 在实验过程中要注意操作规范，确保实验安全。

2. 实验数据的准确性对于结果的可靠性至关重要，要认真记录实验数据。

3. 在测定流速和流动层厚度时，要保持仪器的稳定，避免外界干扰。

八、参考文献。

1. 《流体力学实验方法》，XXX，XXX出版社，XXXX年。

2. 《流变学导论》，XXX，XXX出版社，XXXX年。

以上为本次液体粘滞系数的测定实验报告，谢谢阅读。

实验四 液体粘滞系数的测定液体的粘滞系数是表征液体黏滞性强弱的重要参数，在工业生产和科学研究中（如流体的传输、液压传动、机器润滑、船舶制造、化学原料及医学等方面）常常需要知道液体的粘滞系数，准确测量这个量在化学、医学、水利工程、材料科学、机械工业和国防建设中有着重要意义。

例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量，压力差，输送距离及液体粘度，设计输送管道的口径。

测量液体粘度可用落球法，毛细管法，转筒法等方法，其中落球法（也称斯托克斯法）是最基本的一种，它是利用液体对固体的摩擦阻力来确定粘滞系数的，可用来测量粘滞系数较大的液体。

【预习思考题】1. 什么是液体的粘滞性？2. 金属小球在粘滞性流体中下落时，将受到哪些力的作用？3. 液体的粘滞系数与那些因素有关？【实验目的】1. 观察液体中的内摩擦现象。

2. 掌握用落球法测液体粘滞系数的原理和方法。

3. 学习和掌握一些基本测量仪器(如游标卡尺、螺旋测微计、比重计、秒表)的使用。

【实验原理】一个物体在液体中运动时，将受到与运动方向相反的摩擦阻力的作用，这种力Array即为粘滞阻力。

它是由粘附在物体表面的液层与邻近的液层相对运动速度不同而引起的，其微观机理都是分子之间以及在分子运动过程中形成的分子团之间的相互作用力。

不同的液体这种不同液层之间的相互作用力大小是不相同的。

所以粘滞阻力除与液体的分子性质有关外，还与液体的温度、压强等有关。

液体的内摩擦力可用粘滞系数 η来表征。

对于一个在无限深广的液体中以速度 v 运动的半径为 r 的球形物体，若运动速度较小，即运动过程中不产生涡旋，则根据斯托克斯(G.G. Stokes)推导出该球形物体受到的摩擦力即粘滞力为f = 6πηvr (1)当一个球形物体在液体中垂直下落时，它要受到三种力的作用，即向上的粘滞力 f、向上的液体浮力 F和向下的重力 G，如图 1 所示。

球体受到液体的浮力可表示为F = σg4πr3/3 (2)上式中 σ 为液体的密度，g为本地的重力加速度。

液体粘滞系数的测定实验报告一、实验目的1.加深对泊肃叶公式的理解;2.掌握用间接比较法测定液体粘滞系数的初步技能。

二、实验仪器1.奥氏粘度计(加接橡皮管)2.铁架3. 秒表4.量筒5.烧杯7.橡皮吸球三、实验材料蒸馏水酒精四、实验原理在细管内作稳定流动粘性流体，它的体积流量Q(即单位时间内流过管子一个截面的流体体积)遵从泊肃叶公式:48lpR Q ηπ∆=在流速接近稳定的条件下，若流过细管的流体体积为V ，经过的时间为t ，则Q= V/t ， 代入，可得到η的表达式:VlpR t 84∆=πη比较法:即控制不同的流体在某些相同的条件进行实验测量，利用公式进行比较，消去相同的物理量，只要测量少数的物理量即可计算出实验结果来。

这种方法是 以一种流体的某个物理量的值为标准值，通过测量其他的物理量，再利用比较得到的公式，计算出我们需要测量的结果。

实验时，以一定 体积的液体从大管（左）口注入，再用橡皮吸球由小管口将液体吸入(右）泡中，并使液面升高到泡的上刻痕以上某一处高度(注意不要把液体吸到时橡皮管中)。

因两管中液面的高度不同，右泡内的液体将在重力的作用下经毛细管流回左泡。

利用秒表记下液面从上刻痕下降至下记得痕所用的时间。

以相同体积(本实验老师要求6ml)的被测液体和蒸馏水先后注入粘度计，按上述步骤分别测出两种液体的液面由上刻度线下降至下刻度线所需的时间t1和t2来。

五、实验内容、步骤、关键点1、测量同体积（6ml)酒精、水的流动时间t1、t2, 各测6次。

2、查表法得到水的粘滞系数|。

3、数据表格自拟。

4、正确处理数据和误差分析。

关键点:1、保证液体体积相同。

2、更换液体测量时，需清理干净容器。

3、小心轻放、避免打碎容器。

六、实验数据当天气温 27摄氏度查表得 3100.78352⨯=酒ρ 3100.99654⨯=酒ρ -3101.05⨯=酒η -3100.855⨯=水η46.159.130.9965478.850.7835221=⨯⨯=ηη 1.230.8551.05==理论η相对误差B=5.61.231.23-1.46-==理论理论实ηηη％ 【误差分析:】1.量取的水和酒精的体积不完全相同。

1υπρηr g V m 6)(排-=2d r =tl =υ实验三落球法测定液体的粘滞系数【实验目的】（1）掌握用落球法测定液体粘滞系数的原理和方法。

（2）学会使用电子天平，并会称量固体、液体密度。

（3）用落球法实验仪测定液体实时温度下的粘滞系数。

【实验仪器】落球法粘滞系数测定仪，激光光电计时仪，电子天平，砝码，2mm 小钢球，蓖麻油，米尺，千分尺，电子秒表，电子温度计等。

【实验原理】当金属小球在粘滞性液体中铅直下落时，由于附着于球面的液层与周围其他液层之间存在着相对运动，因此小球受到粘滞阻力，它的大小与小球下落的速度有关。

如果液体无限深广，在小球下落速度υ较小的情况下斯托克斯给出：6f r πηυ=（1）式中：r 是小球的半径，υ是小球下落的速度；η为液体的粘度，单位是s Pa ⋅。

如图（一）所示，小球在液体中下落时受到三个竖直方向的力：小球的重力G =mg （m 为小球的质量）；液体作用于小球的浮力F =排gV ρ(V 是小球的体积，ρ是液体的密度)；粘滞阻力6f r πηυ=（其方向与小球运动方向相反）；D 为量筒直径，H 为量筒中液体高度。

小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力f 也不大；但随着下落速度的增大，阻力也随之增大。

最后三个力达到平衡，即r gV mg πηυρ6+=排，于是，小球做匀速直线运动。

由上式可得：令小球的直径为d ，并用，代入上式得ρπ'=36d m2)6.11)(4.21(18)(2HdD d l tgd ++-'=ρρηlt gd 18)(2ρρη-'=ltgd 18)(2ρρη-'=)6.11)(4.21(1Hd D d ++（2）式中，ρ'为小钢球的密度，l 为小球匀速下落的距离（即两激光束之间的距离），t 为小球下落l 距离所用的时间。

实验时，待测液体盛于量筒中，如图（一）所示，不能满足无限深广的条件。

实验证明，若小球沿筒的中心轴线下降，式（2）需要做如下修正方能符合实际情况：•式中，D 为量筒直径，H 为量筒中液体高度。

液体粘滞系数的原理和测量液体粘滞系数是一个描述液体内部流动阻力的物理量。

它是指单位面积上液体层与相邻层之间的粘滞应力与液体层流动速度梯度之比。

粘滞是指在流动过程中，液体分子之间相互作用引起的内部摩擦阻力。

当液体流动时，由于近层液体粒子与远层液体粒子之间的相互作用力，近层粒子受到远层粒子的牵引，使其速度增加。

在相邻层之间，液体内部存在速度梯度，即速度随距离的变化。

液体粘滞系数的测量方法有多种，下面将介绍几种常用的方法。

一、平板式法测量液体粘滞系数平板式法是通过在液体中夹入平板，通过测量平板下落过程中的速度来求解液体粘滞系数。

实验装置主要包括液体槽、平板和测量设备。

首先将液体倒入槽中，然后将平板缓慢地插入液体中，开始计时，当平板进入液体后，即停止计时，记录下这个时间。

根据牛顿黏滞定律，我们可以获得平板下落过程中的速度。

通过实验测量得到的数据，可以计算出液体的粘滞系数。

二、毛细管法测量液体粘滞系数毛细管法是在液体中将毛细管插入一定深度，并测量液柱高度和时间关系来求解液体粘滞系数。

首先通过调节进口控制阀进入合适的液体流量，使毛细管中液面维持稳定，然后记录下毛细管中液面的高度和时间。

通过实验测量得到的数据，可以计算出液体的粘滞系数。

三、旋转杯法测量液体粘滞系数旋转杯法是利用液体在旋转杯中产生的离心力和摩擦力来测量液体的粘滞系数。

实验装置主要包括旋转杯、电机和测力装置。

首先，将被测液体注入旋转杯中，然后通过电机驱动旋转杯旋转，测力装置测量旋转杯的转矩。

通过测力装置测得的数据，可以计算出液体的粘滞系数。

通过以上三种常用的方法，我们可以测量液体粘滞系数，进而了解液体的粘滞特性。

液体粘滞系数的测量对于工业生产和科学研究都具有重要意义。

在工业领域中，液体粘滞系数的测量可以用于衡量液体的黏稠度，从而确定液体在输送、泵送和混合等过程中的流动性能。

在科学研究中，液体粘滞系数的测量可以用于研究液体的流变学特性，从而推断液体分子结构和力学性质的变化。

液体粘滞系数的测试液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力，它的方向平行于接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数η称为粘滞系数，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。

液体的粘滞系数和人们的生产，生活等方面有着密切的关系，比如医学上常把血粘滞系数的大小做为人体血液健康的重要标志之一。

又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘滞系数。

测量液体粘滞系数可用落球法，毛细管法，转筒法等方法，其中落球法适用于测量粘滞系数较高的透明或半透明的液体，比如：蓖麻油、变压器油、甘油等。

本实验用落球法测量蓖麻油的粘滞系数。

【预习思考题】1．为何要对公式（4）进行修正？2．如何判断小球在液体中已处于匀速运动状态？ 3．影响测量准确度的因素有哪些？【实验原理】以下阐述落球法测量液体粘滞系数的基本原理。

处在液体中的小球受到铅直方向的三个力的作用：小球的重力mg （m 为小球质量）、液体作用于小球的浮力gV ρ（V 是小球体积，ρ是液体密度）和粘滞阻力F （其方向与小球运动方向相反）。

如果液体无限深广，在小球下落速度v 较小情况下，有rv F πη6= （1）上式称为斯托克斯公式，其中r 是小球的半径；η称为液体的粘滞系数，其单位是Pa·s 。

小球在起初下落时，由于速度较小，受到的阻力也就比较小，随着下落速度的增大，阻力也随之增大。

最后，三个力达到平衡，即r v gV mg 06πηρ+= （2）此时，小球将以0v 作匀速直线运动，由（2）式可得：rv g V m 06)(πρη-=（3）令小球的直径为d ，并用'36ρπd m =，t lv =0，2d r =代入（3）式得ltgd 18)(2'ρρη-= （4）其中'ρ为小球材料的密度，l 为小球匀速下落的距离，t 为小球下落l 距离所用的时间。