实验十 蓖麻油

实验名称：落球法测定液体黏度（总分：100）实验成绩：87实验者： 周进 学号： 201918130227 实验日期： 2020-06-2 校 区：青岛校区 学院、专业：计算机科学与技术学院-计算机科学与技术一、实验目的（1）观察液体的内摩擦现象，明白测量液体粘度的原理及方法； （2）在虚拟实验平台用落球法测量不同温度下蓖麻油的黏度；（3）学习使用比重计测定液体的密度，用停表来计时，以及用螺旋测微器来测量直径。

二、实验仪器实验的主要装置有：PID 温控试验仪、小钢球、蓖麻油、米尺、螺旋测微器、停表、镊子、量筒、水箱。

三、实验原理1.落球法测定液体黏度的原理液体、气体都是具有黏滞性的流体.当液体稳定流动时，平行于流动方向的各层液体速度都不相同。

相邻流层间存在着相对滑动，于是在各层之间就有内摩擦力产生，这种内摩擦力称为黏滞力。

管道中流动的液体因受到黏滞阻力流速变慢，必须用泵的推动才能使其保持匀速流动；划船时用力划桨是为了克服水对小船前进的黏滞阻力。

这些都是液体具有黏滞性的表现。

实验表明，黏滞力的方向平行于接触面。

它的大小与接触面积及该处的速度梯度成正比，比例系数称为黏滞系数或黏度，通常用字母V 表示，在国际单位制中的单位为Pa • s 。

黏度是表征液体黏滞性强弱的重要参数，它与液体的性质和温度有关。

例如，现代医学发 现，许多心脑血管疾病都与血液黏度的变化有关。

因此，测量血黏度的大小是检査人体血液健 康的重要指标之一。

又如，黏度受温度的影响很大，温度升高时，液体的黏度减小，气体的黏度 增大，选择发动机润滑油时要考虑其黏度应受温度的影响较小。

所以，在输油管道的设计、发动 机润滑油的研究、血液流动的研究等方面，液体黏度的测量都是非常重要的。

测量液体黏度的方法很多，有落球法，扭摆法，转筒法及毛细管法。

本实验所采用的落球法 (也称斯托克斯法)是最常用的测量方法。

其实验原理总结如下：当一个小球在粘滞性液体中下落时，在铅直方向受到三个力的作用：向下的重力mg ，液体对小球的向上的浮力gV F 0ρ=（0ρ是液体的密度，V 是小球的体积），以及小球受到的与其速度方向相反的粘滞阻力f 。

介绍一种蓖麻油粘度随温度变化的经验公式蓖麻油是一种由蓖麻种子提取的天然植物油，具有许多重要的工业和医疗用途。

在实际应用中，了解蓖麻油的粘度随温度的变化是非常重要的，因为粘度的变化直接影响到润滑性能和流体力学行为。

根据经验公式，蓖麻油粘度随温度变化的关系可以通过Arrhenius模型来描述。

Arrhenius模型是描述物质粘度随温度变化的经典方法之一、根据该模型，物质的粘度与温度的关系可以用Arrhenius公式表示：η = A * exp(E/RT)其中，η代表物质的粘度，A为常数，E为活化能，R为气体常数，T为温度。

公式中的指数函数exp表示指数函数，即e的指数次幂。

在蓖麻油的粘度研究中，可以通过实验方法测量不同温度下的蓖麻油粘度值，并根据这些实验数据拟合Arrhenius公式，从而得到A和E的具体数值。

实验中通常要覆盖一定的温度范围，并使用多个温度点进行测试，以提高模型的准确性。

为了更好地说明这个公式，假设我们测得三个不同温度下的蓖麻油粘度值：T1、T2和T3，并记为η1、η2和η3、将这些值带入Arrhenius公式，得到以下三个方程：η1 = A * exp(E/RT1)η2 = A * exp(E/RT2)η3 = A * exp(E/RT3)通过对这三个方程进行变换和计算，可以得到下面的公式：ln(η1) = ln(A) + E/R * (1/T1)ln(η2) = ln(A) + E/R * (1/T2)ln(η3) = ln(A) + E/R * (1/T3)将上述三个方程的左边取对数，可以将Arrhenius模型转化为线性模型。

通过使用这个线性模型，我们可以根据实验测得的温度和粘度数据来推测蓖麻油在任意温度下的粘度。

理论上，我们可以通过更多温度下的实验数据来拟合更准确的参数。

此外，也可以使用曲线拟合的方法，将Arrhenius模型拟合成非线性方程。

然而，这种方法所需的计算量较大，并且对高温或低温下的粘度变化难以准确预测。

实验十八液体变温粘滞系数【实验目的】1．学会利用变温粘滞系数实验仪。

2．通过测量扫尾速度确信粘滞系数。

【实验仪器】一体化PH-IV型变温粘滞系数实验仪。

【仪器介绍】变温式落针粘度计（如图18-1所示）采纳霍尔传感器和多功能毫秒计(单板机计时器)测量落针的速度，并将粘度显示出来，对待测液体水浴加热，通过控温装置，达到预定的温度。

仪器由本体、落针、霍尔传感器、控温计时系统等组成。

图18-1 变温式落针粘度计1．粘度计本体图18-2 图18-3本体结构如图18-2所示。

用透明玻璃管制成的内外两个圆筒容器，竖直固定在水平机座上机座底部有调水平的螺丝。

内筒长550mm，内筒内直径约40mm，外筒外直径约60mm。

内筒盛放待测液体(如蓖麻油)，内外筒之间通过控温系统灌水，用以对内筒水浴加热。

外筒的一侧上、下端各有一接口，用橡胶管与控温系统的水泵相连，机座上树立一块铝合金支架，其上装有霍尔传感器和取针装置。

圆筒容器顶部盒子上装有投针装置(发射器)，它包括喇叭形的导环和带永久磁铁的拉杆。

装此导环为便于取针和让针沿容器中轴线下落。

用取针装置把针由容器底部提起，针沿导环抵达盖子顶部被拉杆的磁铁吸住。

拉起拉杆，针因重力作用而沿容器中轴线下落。

2．针针如图18-3所示，它是有机玻璃制成的空细长圆柱体，总长为(约185mm)，其外半径,它的下端为半球形，上端为端圆台状，便于拉杆相吸。

为R2，直径为d，约，有效密度为S内部两头装有永久磁铁，异名磁极相对。

磁铁的同名磁极间的距离为I(170mm)，内部有配重的铅条，改变铅条的数量，可改变针的有效密度。

3．霍尔传感器它是灵敏度极高的开关型霍尔传感器，做成圆柱状，外部有螺纹，用螺母固定在仪器本体的铝板上。

输出信号通过屏蔽电缆、航空插头接到单板机计时器上。

其电路方框图如图18-4所示。

传感器由5V直流电源供电，外壳用非磁性金属材料(铜)封装，每当磁铁通过霍尔传感器前端时，传感器即输出一个矩形脉冲，同时有LCD(发光二极管)指示。

小球从高处自由下落使用下落小球的方法测量液体的粘滞系数实验十使用下落小球的方法测量液体的粘滞系数实验目的使用下落小球的方法测定液体的粘滞系数。

实验仪器玻璃圆筒，温度计，密度计，螺旋测微器，游标卡尺，天平，米尺，秒表，镊子，落球，蓖麻油等。

实验原理由于液体具有粘滞性，固体在液体内运动时，附着在固体表面的一层液体和相邻层液体间有内摩擦阻力作用，这就是粘滞阻力的作用。

对于半径r的球形物体，在无限宽广的液体中以速度v运动，并无涡流产生时，小球所受到的粘滞阻力F为F=6πηrv （2－10－1）公式（2－10－1）称为斯托克斯公式。

其中η为液体的粘滞系数，它与液体性质和温度有关。

如果让质量为m半径为r的小球在无限宽广的液体中竖直下落，它将受到三个力的作用，即重力mg、液体浮力f为4πr3ρg、粘滞阻力6πηrv，这三个力作用在同一直线上，方向3如图2－10－1所示。

起初速度小，重力大于其余两个力的合力，小球向下作加速运动；随着速度的增加，粘滞阻力也相应的增大，合力相应的减小。

当小球所受合力为零时，即mg−4πr3ρg−6πηrv0=0 （2－10－2）3小球以速度v0向下作匀速直线运动，故v0称收尾速度。

由公式（2－10－2）可得4(m−πr3ρ)g3 （2－10－3）η=6πrv0当小球达到收尾速度后，通过路程L所用时间为t，则v0＝L/t，将此公式代入公式（2－10－3）又得4(m−πr3ρ)g3 η=⋅t （2－10－4）6πrL 上式成立的条件是小球在无限宽广的均匀液体中下落，但实验中小球是在内半径为R的玻璃圆筒中的液体里下落，筒的直径和液体深度都是有限的，故实验时作用在小球上的粘滞阻力将与斯托克斯公式给出的不同。

当圆筒直径比小球直径大很多、液体高度远远大于小球直径时，其差异是微小的。

为此在斯托克斯公式后面加一项修正值，就可描述实际上小球所受的粘滞阻力。

加一项修正值公式（2－10－4）将变成4(m−πr3ρ)g （2－10－5）η=⋅式中R为玻璃圆筒的内半径，实验测出m、r、ρ、t、L和R，用公式（2－10－5）可求出液体的粘滞系数η。

物理实验蓖麻油的原理是
蓖麻油实验的原理是基于它的硬化反应。

蓖麻油主要成分为三酸甘油蓖麻油酸酯（或称蓖麻油三酸甘油酯），它是一种高度不饱和的油脂，含有大量的蓖麻油酸（C18:1，OH）。

当蓖麻油中的蓖麻油酸与氧气发生接触时，蓖麻油酸会与氧气中的空气发生氧化反应。

这种氧化反应是一个自由基反应，通过引发自由基聚合反应来硬化油脂。

具体来说，蓖麻油酸中的双键被氧气中的自由基攻击，形成蓖麻油酸的自由基。

这个自由基可以进一步反应，与其他蓖麻油酸分子发生链传递反应，形成链状的高分子结构。

这些高分子链通过交联作用形成网状结构，从而使油脂硬化。

蓖麻油实验可以用来检验油脂硬化的程度。

在实验中，一定量的蓖麻油被暴露在空气中一段时间后，观察其是否在表面形成膜状物。

这膜状物是硬化反应的产物，表明蓖麻油的不饱和脂肪酸发生了氧化反应并形成了交联结构。

液体粘度的测量粘度是流体的重要物理特性。

粘度测量与石油、化工等工业技术的关系密切，生物、医学等领域也常用到粘度测量。

[实验目的]1．了解旋转法、落球法和毛细管法测液体粘度的原理； 2．比较不同的粘度测量方法； 3．了解温度与液体粘度的关系。

[实验任务]1. 用旋转法测量蓖麻油在室温下至60℃范围内的粘度变化，绘出粘温曲线并与公式比较。

2. 分别用旋转法、落球法测量室温下蓖麻油的粘度并对两种方法的测量值进行分析比较。

3. 用蒸馏水作为标准液（已知粘度）标定未知乌式毛细管粘度计。

4. 用标定的乌式毛细管粘度计测量未知液体的粘度。

5. 用测定的蓖麻油标定芬式毛细管粘度计。

[实验原理]粘度分为动力粘度和运动粘度，一般将动力粘度简称为粘度。

流体流动时流层间存在着速度差和运动逐层传递。

当相邻流层间存在速度差时，快速流层力图加快慢速流层，而慢速流层则力图减慢快速流层。

这种相互作用随着流层间速度差的增加而加剧。

流体所具有的这种特性称为粘性，流层间的这种相互作用力称为内摩擦力或粘性(滞)力。

(动力)粘度η是用来表示流体粘性程度的物理量，被定义为v x =0的稳定层流中剪切应力xz τ与剪切速率d d v zx之比值 τηxz xv z=d d 动力粘度的单位是帕[斯卡]秒, 记作Pa s ⋅ ，()1Pa s =1N /m s 1kg m s 211⋅⋅=⋅⋅-- . 实际工作中常常直接测量运动粘度ν，其定义为(动力)粘度η与流体密度ρ之比νηρ=运动粘度的单位是二次方米每秒，m s 2，(GB3102。

3)，具体工作中也用 mm s 2。

[实验方法]测定η的方法有下列几种：1. 旋转法：在两同轴圆筒间充以待测液体，当简匀速转动时，可由测定内筒所受的粘滞力矩求得η； 2. 落球法：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，因此小球受到粘滞阻力，它的大小与落球速度有关。

实验十八液体变温粘滞系数【实验目的】1．学会使用变温粘滞系数实验仪。

2．通过测量收尾速度确定粘滞系数。

【实验仪器】一体化PH-IV型变温粘滞系数实验仪。

【仪器介绍】变温式落针粘度计（如图18-1所示）采用霍尔传感器和多功能毫秒计(单板机计时器)测量落针的速度，并将粘度显示出来，对待测液体水浴加热，通过控温装置，达到预定的温度。

仪器由本体、落针、霍尔传感器、控温计时系统等组成。

图18-1 变温式落针粘度计1．粘度计本体图18-2 图18-3本体结构如图18-2所示。

用透明玻璃管制成的内外两个圆筒容器，竖直固定在水平机座上机座底部有调水平的螺丝。

内筒长550mm，内筒内直径约40mm，外筒外直径约60mm。

内筒盛放待测液体(如蓖麻油)，内外筒之间通过控温系统灌水，用以对内筒水浴加热。

外筒的一侧上、下端各有一接口，用橡胶管与控温系统的水泵相连，机座上树立一块铝合金支架，其上装有霍尔传感器和取针装置。

圆筒容器顶部盒子上装有投针装置(发射器)，它包括喇叭形的导环和带永久磁铁的拉杆。

装此导环为便于取针和让针沿容器中轴线下落。

用取针装置把针由容器底部提起，针沿导环到达盖子顶部被拉杆的磁铁吸住。

拉起拉杆，针因重力作用而沿容器中轴线下落。

2．针针如图18-3所示，它是有机玻璃制成的空细长圆柱体，总长为(约185mm)，其外半径,它的下端为半球形，上端为端圆台状，便于拉为R2，直径为d，约5.7mm，有效密度为S杆相吸。

内部两端装有永久磁铁，异名磁极相对。

磁铁的同名磁极间的距离为I(170mm)，内部有配重的铅条，改变铅条的数量，可改变针的有效密度。

3．霍尔传感器它是灵敏度极高的开关型霍尔传感器，做成圆柱状，外部有螺纹，用螺母固定在仪器本体的铝板上。

输出信号通过屏蔽电缆、航空插头接到单板机计时器上。

其电路方框图如图18-4所示。

传感器由5V直流电源供电，外壳用非磁性金属材料(铜)封装，每当磁铁经过霍尔传感器前端时，传感器即输出一个矩形脉冲，同时有LCD(发光二极管)指示。

实验十八液体变温粘滞系数【实验目的】1．学会使用变温粘滞系数实验仪。

2．通过测量收尾速度确定粘滞系数。

【实验仪器】一体化PH-IV型变温粘滞系数实验仪。

【仪器介绍】变温式落针粘度计（如图18-1所示）采用霍尔传感器和多功能毫秒计(单板机计时器)测量落针的速度，并将粘度显示出来，对待测液体水浴加热，通过控温装置，达到预定的温度。

仪器由本体、落针、霍尔传感器、控温计时系统等组成。

图18-1 变温式落针粘度计1．粘度计本体图18-2 图18-3本体结构如图18-2所示。

用透明玻璃管制成的内外两个圆筒容器，竖直固定在水平机座上机座底部有调水平的螺丝。

内筒长550mm，内筒内直径约40mm，外筒外直径约60mm。

内筒盛放待测液体(如蓖麻油)，内外筒之间通过控温系统灌水，用以对内筒水浴加热。

外筒的一侧上、下端各有一接口，用橡胶管与控温系统的水泵相连，机座上树立一块铝合金支架，其上装有霍尔传感器和取针装置。

圆筒容器顶部盒子上装有投针装置(发射器)，它包括喇叭形的导环和带永久磁铁的拉杆。

装此导环为便于取针和让针沿容器中轴线下落。

用取针装置把针由容器底部提起，针沿导环到达盖子顶部被拉杆的磁铁吸住。

拉起拉杆，针因重力作用而沿容器中轴线下落。

2．针针如图18-3所示，它是有机玻璃制成的空细长圆柱体，总长为(约185mm)，其外半径,它的下端为半球形，上端为端圆台状，便于拉为R2，直径为d，约5.7mm，有效密度为S杆相吸。

内部两端装有永久磁铁，异名磁极相对。

磁铁的同名磁极间的距离为I(170mm)，内部有配重的铅条，改变铅条的数量，可改变针的有效密度。

3．霍尔传感器它是灵敏度极高的开关型霍尔传感器，做成圆柱状，外部有螺纹，用螺母固定在仪器本体的铝板上。

输出信号通过屏蔽电缆、航空插头接到单板机计时器上。

其电路方框图如图18-4所示。

传感器由5V直流电源供电，外壳用非磁性金属材料(铜)封装，每当磁铁经过霍尔传感器前端时，传感器即输出一个矩形脉冲，同时有LCD(发光二极管)指示。