液体粘滞系数

43实验五 液体粘滞系数的测定

【实验目的】

学习用比较法测定液体的粘滞系数

【实验原理】

由实际液体在均匀细管中作层流的理论，可求得在时间t内，当管长为L、它的横截面

的半径为r、管两端的压强差为ΔP时，流出液体的体积V的公式： t

LPr

tQV

η

8Δπ4

==

(1)

上式中η

是液体的粘滞系数．由此公式可得液体的粘滞系数为 t

VLPr

8Δπ4

=η

(2)

用上述公式虽可直接测定η

，但因所测物理量多，测量又困难，

误差较大。为此奥斯华尔德设计出奥氏粘度计，采用比较法进行测量。

本实验所用毛细管粘度计(奥氏粘度计)如图1所示。它是一个U

形玻璃管，玻璃管的一侧有一段毛细管C，其上为一小玻璃泡B，在

小玻璃泡B的上下有指示痕I

1，及I

2。

实验时以一定体积的液体从大管口D注入A泡内，再由小管口E

将液体吸入B泡中，使液面升高到B泡的指示痕I

1以上。因两边液面

的高度不同，B泡内液体将经毛细管C流回A泡。当液面由指示痕I

1

下降到指示痕I

2时，测得其流动时间t

，即为I

1，与I

2刻痕间液体流

经毛细管所需的时间。

如果以同样体积的水和被测液体先后注入粘度计，按上述步骤测

出两种液体面从I

1降至I

2所需时间分别为t

1与t

2 。则：

14

1

8Δπ

t

VLPr

=η

24

2

8Δπ

t

VLPr

=η

两式中r

，V，L相同，所以

1122

12

ΔΔ

tPtP

=

ηη

(3)

液体是受到重力的作用而流动．由于注入粘度计的两种液体的体积相等，因而在流动

过程中相对应的液面高度差Δh是相等的，因此有 图1 奥氏粘度计

4412

12

12

ΔΔ

ΔΔ

ρρ

ρρ

==

hghg

PP

(4)

将(4)式代入(3)式，得到

1122

12

tt

ρρ

ηη

=

即

1122

12

tt

ρρ

ηη

=

(5)

因此，从后面附表查得作为标准液体蒸馏水的η

1、ρ

1，从实验得到t

1、

t

2 、ρ

2，即可

求得被测液体粘滞系数η

2

。(5)式表明，待测液体的粘滞系数η

2是与标准液体粘滞系数η

粘滞系数与粘度的关系

粘滞系数和粘度是物理学中用来描述物质流动性质的重要参数。粘滞系数是指物质在受到剪切力作用下，单位面积上的内部分子间相互作用力的大小，而粘度则是指物质流动阻力的大小。粘滞系数和粘度之间存在着密切的关系。

粘滞系数的单位是帕斯卡秒（Pa·s），而粘度的单位是牛顿秒/平方米（N·s/m²），两者之间的关系可以通过以下公式来表示：

粘滞系数 = 粘度 × 密度

其中，密度是物质的质量与体积的比值，单位是千克/立方米（kg/m³）。从这个公式可以看出，粘滞系数和粘度是通过密度相乘得到的，因此它们之间的关系是密切的。

粘滞系数和粘度的关系还可以通过牛顿第二定律来解释。牛顿第二定律描述了物体受力情况下的加速度变化，可以表示为：

F = ma

其中，F是物体所受的力，m是物体的质量，a是物体的加速度。当物体受到剪切力时，其加速度与受力成正比，与物体的质量成反比。根据牛顿第二定律可以得到：

F = ηA(dv/dx)

其中，η是粘滞系数，A是物体受力的面积，dv/dx是速度梯度。根据这个关系可以看出，粘滞系数和粘度是通过速度梯度来描述的，速度梯度越大，粘滞系数和粘度就越大。

在实际应用中，粘滞系数和粘度常常用来描述液体的流动性质。当液体的粘滞系数或粘度较大时，液体的流动阻力就会增加，流动速度就会减小。相反，当液体的粘滞系数或粘度较小时，液体的流动阻力就会减小，流动速度就会增加。

粘滞系数和粘度还与温度有关。一般情况下，温度升高，粘滞系数和粘度会减小；温度降低，粘滞系数和粘度会增大。这是因为温度的变化会影响物质分子的运动速度和相互作用力的大小，进而影响粘滞系数和粘度。

粘滞系数和粘度是描述物质流动性质的重要参数。它们之间存在着密切的关系，可以通过密度和速度梯度来相互转换。在实际应用中，我们可以通过调整温度和物质的组成来改变粘滞系数和粘度，从而实现对流体流动性质的调控。

常用的液体的粘滞系数

液体温度/℃η/pa.s

汽油00.001788

汽油180.00053

甲醇00.000817

甲醇200.000584

乙醇-200.00278

乙醇00.00178

乙醇200.00119

变压器油200.0198

蓖麻油102.42

葵花籽油200.05

乙醚00.000296

乙醚200.000243体的粘滞系数

液体温度/℃η/pa.s

甘油-20134

甘油0121

甘油201.499

甘油1000.001245

蜂蜜206.5

蜂蜜800.1

鱼肝油200.0456

鱼肝油800.0046

水银-200.001855

水银00.001685

水银200.0001544

水银1000.001224

实验19 液体粘滞系数的测定

液体粘滞系数是描述液体粘滞阻力大小的物理量，是一个重要的物理参数。在工程领域中，液体粘滞系数的测定对于液体的输送、化学反应、流体力学等领域有着很重要的应用。

一、实验目的

本实验的主要目的是通过使用U型管粘滞测定仪器来测定液体的粘滞系数及了解其测定原理和方法，提高实验的操作技能和实验数据的处理能力。

二、实验原理

1.粘滞现象

当两个平面或曲面接触时，由于吸附力的作用，表面上存在着一层相对稳定的拟液膜，称为“界面”，界面内部不仅存在相对排斥的力，还存在着相互作用的吸附力，因而界面内的流体层发生变形时，会阻碍周围流体的运动，形成剪切力和粘滞现象。

2.粘滞系数

流体受到剪切应力，流体内部各层之间产生相对运动或滑动，由于分子间交换的能量和动量，分子表面产生较大的应力但在流体内部则会产生抵抗这种运动的阻力，这种阻力就称为粘滞阻力。粘滞系数与粘度有一定的关系，通常用粘滞系数来描述流体粘滞阻力的大小。

3.U型管法

U形管法是最常用的粘滞系数测定方法之一，其原理是利用流体在管内流动时所产生的粘滞阻力，作用于U型管两边，使管中沉降一定位移，测定所需外加压力 P 即可得到液体的粘滞系数 η。

三、实验步骤

1.将U型管装置固定在支架上，取出两个不同颜色、相对不易混合、密度相近且有较好可见性的液体，并在测定前场两者混合，使其均匀。

2.取出一定量的混合液倒入U型管中，并记录初始高度 H0。

3.用球阀开启进液端，调整进出液阀的大小，使流动连续、稳定。注意，流量不能过大，否则液位变化太快，难以测定。 4.记录液位位置变化情况，连续3-4个相邻时间点的读数的时间间隔一般不超过5秒。

5.做三组数据，每组数据至少需要取两个不同液位高度的数据，以求得较精确的粘滞系数。