讲义液体粘滞系数的测定

实验四液体粘滞系数的测定一、实验目的：1．用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘滞系数；2．了解PID温度控制的原理；3．练习用秒表测量时间，用螺旋测微器测量直径。

二、实验器材：变温粘度测量仪，ZKY-PID温控实验仪，秒表，螺旋测微器，游标卡尺、钢球若干。

三、实验原理：当固体在液体内部运动或液体内各部分之间有相对运动时，接触面之间存在内摩擦力，阻碍固体与液体或液体之间的相对运动，这种性质称为液体的粘滞性，液体的内摩擦力称为粘滞力。

粘滞力的大小与接触面面积以及接触面处的速度梯度成正比，比例系数η称为粘滞系数（或粘度）。

对液体粘滞性的研究在流体力学、化学化工、医疗、水利等领域都有广泛的应用，例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量、压力差、输送距离及液体粘滞系数，设计输送管道的口径。

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液体，本实验采用落球法测量液体的粘滞系数。

粘滞系数的大小取决于液体的性质与温度，温度升高，粘滞系数将迅速减小。

例如对于蓖麻油，在室温附近温度每改变1˚C，粘滞系数值改变约10%。

因此，测定液体在不同温度的粘滞系数有很大的实际意义，欲准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体温度。

1．落球法测定液体的粘滞系数一个在静止液体中下落的小球受到重力、浮力和粘滞阻力3个力的作用，如果小球的速度v很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的，则从流体力学的基本方程可以导出表示粘滞阻力的斯托克斯公式：（1）（1）式中d为小球直径。

由于粘滞阻力与小球速度v成正比，小球在下落很短一段距离后（参见附录的推导），所受3力达到平衡，小球将以v0匀速下落，此时有：（2）（2）式中ρ为小球密度，ρ0为液体密度。

由（2）式可解出粘滞系数η的表达式：（3）本实验中，小球在直径为D的玻璃管中下落，液体在各方向无限广阔的条件不满足，此时粘滞阻力的表达式可加修正系数(1+2.4d/D)，而（3）式可修正为：（4）已知或测量得到ρ、ρ0、D、d、v等参数后，由（4）式计算粘滞系数η。

22110ρρηηt t x =奥氏粘度计测量液体粘滞系数实验目的掌握奥氏粘度计测定液体粘滞系数的原理和方法.实验仪器奥氏粘度计、量筒、烧杯、秒表、移液管、洗耳球、温度计、甘油、水等. 实验原理由泊肃叶公式可知,当液体在一段水平圆形管道中作稳定流动时,t 秒内流出圆管的液体体积为t L P R V ηπ84∆= （1） 式中R 为管道的的截面半径,L 为管道的长度,η为流动液体的粘滞系数,P ∆为管道两端液体的压强差.如果先测出V 、R 、P ∆、L 各量,t VL P R 84∆=πη （2）为了避免测量量过多而产生的误差,奥斯瓦尔德设计出一种粘度计（见图1）,采用比较法进行测量.取一种已知粘滞系数的液体和一种待测粘滞系数的液体,设它们的粘滞系数分别为0η和x η,令同体积V 的两种液体在同样条件下,由于重力的作用通过奥氏粘度计的毛细管DB,分别测出他们所需的时间1t 和2t ,两种液体的密度分别为1ρ、2ρ.则h g VL t R ∆=11408ρπη （3） hg VL t R x ∆=2248ρπη （4）式中h ∆为粘度计两管液面的高度差,它随时间连续变化,由于两种液体流过毛细管有同样的过程,所以由（3）式和（4）式可得： 01122ηρρη⋅=t t x(5) 如测出等量液体流经DB 的时间1t 和2t ,根据已知数1ρ、2ρ、0η,即可求出待测液体的粘滞系数.实验内容与步骤(1) 用玻璃烧杯盛清水置于桌上待用,并使其温度与室温相同,洗涤粘度计,竖直地夹在试管架上.(2) 用移液管经粘度计粗管端注入6毫升水.用洗耳球将水压入细管刻度C 以上,用手指压住细管口,以免液面下降.(3) 松开手指,液面下降,当夜面下降至刻度C时,启动秒表,在液面经过刻度D时停止秒表,记下时间1t.(4) 重复步骤(2)、(3)测量3次,取1t平均值.(5) 用稀释甘油清洗粘度计两次.(6) 取6毫升的稀释甘油作同样实验,求出时间2t的平均值.数据记录与处理℃注意事项(1)使用粘度计时要小心,不要同时控住两管,以免折断.(2) 当粘度计注入水（或稀释甘油）时,不要让气泡进入管内,放置粘度计要求正、直.(3) 在实验进行过程中,用洗耳球将待测液压入细管时,防止液体被压出粘度计或被吸入洗耳球内.思考讨论用水清洗粘度计后还要用稀释甘油清洗,为什么。

液体粘滞系数的测定5页第一节实验目的1. 了解粘度的概念及粘度测定的原理、方法；2. 掌握用粘度计测定液体的粘滞系数，及其测定过程；3. 熟悉不同粘度计的适用范围及精度，并掌握选取合适粘度计测定不同液体粘度的技巧。

1. 液体粘度的概念液体粘度是流体力学中的一个物理量，它表示了液体内部阻力的大小，是一种材料的特性。

2. 粘度测定原理在粘度测定中，液体在成动态流动和流体力学稳定约束流动两种情况下的粘滞系数都需要被测量。

其中，动态粘度是指流动的液体对比例于速度梯度的切应力的抵抗力，它是在动态流动条件下测量的。

粘度计的基本原理是利用切应力与切应变的比例关系（牛顿定律），通过对于液体在不同的剪切速度下的流动状态进行测定，来计算出液体的动态粘滞系数。

液体粘度的测定可以采用比较直接测量的方法，以此来获得准确的液体粘度数据。

这些方法可以被划分为动态粘度法和静态粘度法。

动态粘度法适用于液体在动态流动条件下测量其粘度，包括旋转粘度计、滑动平板粘度计等等；而静态粘度法适用于在静态条件下测量液体粘度，例如绕线粘度计、排空式粘度计等等。

4. 粘度计的选择选择适当的粘度计可以是保证准确测试结果的关键。

不同类型的液体适用于不同类型的粘度计，比如粘度极高的半固体液体，大多数情况下需要采用旋转粘度计进行测定。

此外，不同粘度计的精度和敏感度也不同，要根据实验需要选择合适的粘度计，以保证实验的精度和可靠性。

1. 实验设备准备a. 旋转粘度计；b. 滑动平板粘度计。

2. 备选液体材料准备选取不同类型的液体进行测试，例如：水、甘油、汽油、酒精等多种液体。

这些液体应涵盖不同的粘度范围，以便测试不同类型的粘度计并探究其适用范围。

（1）旋转粘度计的测定a. 用清洁的粘度计内胆，取约5ml的试样液体，精确称量并注入粘度计内胆；b. 用辅助设备将粘度计安装在粘度计底座上，注意调整好瞄准线，保证水平仪指针正中间；c. 安装好粘度计后，打开装置电源，启动电机，液体将开始旋转，粘度计刻度开始计算。

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。

液体粘度系数的测定
【实验原理】
由泊肃叶公式可知，当液体在一段水平圆形管道中作稳定流动时，t秒内流出圆管的液体体
积为式中R为管道的的截面半径，L为管道的长度， 为流动液体的粘滞系数，P 为管道两端液体的压强差。

如果先测出V、R、P 、L
各量，则可求得液体的粘滞系数为了避免测量量过多而产生的误差，奥斯瓦尔德设计出一种粘
度计（见右图），采用比较法进行测量。

取一种已知粘
滞系数的液体和一种待测粘滞系数的液体，设它们的粘
滞系数分别为0 和x ，令同体积V的两种液体在同
样条件下，由于重力的作用通过奥氏粘度计的毛细管DB，
分别测出他们所需的时间t1和t2，两种液体的密度分别
为式中h 为粘度计两管液面的高度差，它随时间连续变化，由于两种液体流过毛细管有
同样的过程，所以由（3）式和（4）式可得：如测出等量液
体流经DB的时间1t和2t，根据已知数，即可求出待测液体的粘滞系数。

【实验内容与步骤】
(1) 用玻璃烧杯盛清水置于桌上待用，并使其温度与室温相同，洗涤粘度计，竖直地夹在试管架上。

(2) 用胶头滴管和量筒经粘度计粗管端注入6毫升水。

用洗耳球将水吸入细管刻度C上。

(3) 松开洗耳球，液面下降，同时启动秒表，在液面经过刻度D时停止秒表，记下时间t
(4) 重复步骤(2)、(3)测量6次，取1t平均值。

(5) 取6毫升的酒精作同样实验，求出时间2t的平均值。

【数据记录与处理】。

测定液体的粘滞系数的原理
测定液体的粘滞系数是通过测量液体在受力下的流动行为来进行的。

其中一个常见的方法是使用粘度计。

粘度计通常由一个容器和一个旋转的圆柱形物体组成，被称为旋转圆柱或转子。

在测量过程中，液体被置于容器中，并且转子被部分浸入液体中。

当转子开始旋转时，液体会随着转子的运动而流动。

液体的粘滞系数与转子的旋转速度以及液体的流动行为有关。

通常情况下，液体越粘稠，转子旋转的阻力就越大。

根据流体力学定律，液体的粘滞系数可以通过测量旋转圆柱所受到的阻力和液体的流动速度来计算。

具体的测量方法可能会因粘度计的类型而有所不同。

有些粘度计使用转子的旋转速度和液体的流动速度来计算粘滞系数，而其他粘度计则使用不同的原理进行测量。

常见的粘度计类型包括旋转粘度计、滴定粘度计和管道粘度计等。

需要注意的是，不同液体的粘滞系数可能会有很大差异，且可能会随着温度和压力的变化而变化。

因此，在进行粘滞系数测量时，需要考虑这些因素的影响，并进行相应的修正和调整。

实验三 落球法测定液体不同温度的粘滞系数当液体内各部分之间有相对运动时，接触面之间存在内摩擦力，阻碍液体的相对运动，这种性质称为液体的粘滞性，液体的内摩擦力称为粘滞力。

粘滞力的大小与接触面面积以及接触面处的速度梯度成正比，比例系数η称为粘滞系数(或粘度)。

对液体粘滞性的研究在流体力学，化学化工，医疗，水利等领域都有广泛的应用，例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量，压力差，输送距离及液体粘滞系数，设计输送管道的口径。

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大的液体。

粘滞系数的大小取决于液体的性质与温度。

温度升高，粘滞系数将迅速减小。

例如对于蓖麻油，在室温附近温度改变1˚C ，粘滞系数改变约10%。

因此，测定液体在不同温度的粘滞系数有很大的实际意义，欲准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体温度。

实验目的1、用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘滞系数2、了解PID 温度控制的原理实验原理1、落球法测定液体的粘滞系数在稳定流动的液体中，存在液体之间存在相互作用的粘滞力。

实验证明：若以液层垂直的方向作为x 轴方向，则相邻两个流层之间的内磨擦力f 与所取流层的面积S 及流层间速度的空间变化率d v /d x 的乘积成正比：S d d f xvη= (3-1) 其中η称为液体的滞粘系数，它决定液体的性质和温度。

粘滞性随着温度升高而减小。

如果液体是无限广延的，液体的粘滞性较大，小球的半径很小，且在运动不产生旋涡。

根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力f 为：v r f ⋅⋅⋅=ηπ6 (3-2)式中η称为液体的滞粘系数，r 为小球半径，ν为小球运动的速度。

若小球在无限广延的液体中下落，受到的粘滞力为f ，重力为ρVg ，这里V 为小球的体积，ρ与ρ0分别为小球和液体的密度，g 为重力加速度。

小球开始下降时速度较小，相应的粘滞力也较小小球作加速运动。

随着速度的增加，粘滞力也增加，最后球的重力、浮力及粘滞力三力达到平衡，小球作匀速运动，此时的速度ν0称为收尾速度。

奥氏粘度计液体粘滞系数的测定实验报告
本文旨在介绍奥氏粘度计液体粘滞系数的测定实验。

奥氏粘度计仪是粘度测试的一种手段，它是一种可用来测量液体的粘性的仪器，主要应用于工业和科学研究中。

在实验中，试验人员采用现代自动化技术，使用奥氏粘度计在室温下（假定温
度为25℃）连续测量样品的粘性。

为了确保精确测量液体粘性系数，首先要对样
品进行校准。

校准的具体步骤是：将奥氏粘度计的仪表装上測量室，仪表的调节螺旋上加上温度控制装置，并设定温度，试验室的温度控制装置将样品升温到预定的温度（在实验中，测试温度为25℃），然后拧紧仪表的调节螺旋，并将参数（频率、扭转角度）设定在仪器上。

然后再室温下对样品进行测量，测量时可以记录样品的粘滞系数。

在该实验中，实验人员采用现代自动化技术，使用了奥氏粘度计，在室温（假
定温度为25℃）进行了一系列液体粘性系数的测量，精确测量了样品的粘滞系数。

结论：本次实验，我们采用了现代自动化技术，使用奥氏粘度计在室温（假定
温度为25℃）下进行液体粘性系数的测量，达到了准确可靠的测量效果。

在实验中，人员应注意测量时的参数设置，以便获得准确的测量结果。