测量液体黏度实验报告
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第1篇一、实验目的1. 学习并掌握液体粘性系数的测量方法。
2. 了解斯托克斯公式在液体粘性系数测量中的应用。
3. 掌握实验数据的处理和误差分析。
二、实验原理液体粘性系数是描述液体流动阻力的物理量,其单位为帕·秒(Pa·s)。
斯托克斯公式是描述小球在液体中匀速运动时所受粘滞阻力的公式,即:F = 6πηrv其中,F为粘滞阻力,η为液体粘性系数,r为小球半径,v为小球运动速度。
当小球在液体中下落时,受到三个力的作用:重力、浮力和粘滞阻力。
当小球达到匀速运动时,这三个力的合力为零,即:mg - F浮 - F粘滞 = 0其中,m为小球质量,g为重力加速度,F浮为浮力。
根据上述公式,可以推导出液体粘性系数的测量公式:η = (mg - F浮) / (6πrv)三、实验仪器与材料1. 玻璃圆筒:用于盛放待测液体。
2. 小钢球:用于测量液体粘性系数。
3. 游标卡尺:用于测量小球直径。
4. 秒表:用于测量小球下落时间。
5. 电子天平:用于测量小球质量。
6. 温度计:用于测量液体温度。
四、实验步骤1. 准备实验器材,检查仪器是否完好。
2. 将玻璃圆筒置于水平桌面上,调整至竖直。
3. 在玻璃圆筒中倒入适量待测液体,确保液体高度超过小球直径。
4. 用游标卡尺测量小球直径,记录数据。
5. 用电子天平测量小球质量,记录数据。
6. 用温度计测量液体温度,记录数据。
7. 将小球轻轻放入玻璃圆筒中,用秒表测量小球从释放到达到匀速运动所需时间,记录数据。
8. 重复步骤7,至少测量3次,取平均值。
9. 根据斯托克斯公式和测量数据,计算液体粘性系数。
五、数据处理与结果1. 根据实验数据,计算小球下落时的匀速运动速度v。
2. 根据斯托克斯公式和测量数据,计算液体粘性系数η。
六、误差分析1. 实验误差主要来源于仪器精度和测量方法。
2. 游标卡尺、秒表和电子天平的精度对实验结果有较大影响。
3. 小球释放时的速度和释放点位置对实验结果有一定影响。
一、实验目的1. 了解粘度的概念和测量方法。
2. 掌握使用粘度计进行粘度测量的原理和操作步骤。
3. 通过实验,掌握粘度测量结果的记录、计算和分析方法。
二、实验原理粘度是描述流体内部摩擦力的物理量,是流体动力学和流体力学研究中的重要参数。
粘度的大小取决于流体的性质和温度。
本实验采用毛细管粘度计测量液体的粘度,利用泊肃叶公式进行计算。
泊肃叶公式:τ = (πμLQ)/(4r^2),其中τ为粘度,μ为液体的动力粘度,L为毛细管的长度,Q为流过毛细管的体积流量,r为毛细管的半径。
三、实验仪器与试剂1. 实验仪器:毛细管粘度计、恒温水浴、温度计、量筒、秒表、滴定管、计时器等。
2. 实验试剂:待测液体、标准液体。
四、实验步骤1. 准备实验仪器,检查仪器是否完好。
2. 将待测液体倒入量筒中,测量其体积。
3. 将毛细管粘度计插入恒温水浴中,调整温度至待测液体的温度。
4. 将待测液体注入毛细管粘度计中,确保液体充满毛细管。
5. 打开计时器,记录液体的流出时间。
6. 重复步骤4和5,至少测量3次,求平均值。
7. 将标准液体倒入毛细管粘度计中,重复步骤4和5,求出标准液体的粘度值。
8. 根据泊肃叶公式,计算待测液体的粘度值。
五、实验数据与结果1. 待测液体体积:50.0 mL2. 待测液体流出时间:30.0 s、32.0 s、31.0 s3. 平均流出时间:31.3 s4. 标准液体粘度值:0.85 Pa·s5. 待测液体粘度值:0.86 Pa·s六、实验结果分析通过本次实验,我们掌握了使用毛细管粘度计测量液体粘度的原理和操作步骤。
实验结果表明,待测液体的粘度值为0.86 Pa·s,与标准液体的粘度值0.85 Pa·s 相近,说明实验结果较为准确。
七、实验总结本次实验成功完成了液体粘度的测量,加深了我们对粘度概念的理解,提高了实验操作技能。
在实验过程中,需要注意以下几点:1. 确保实验仪器的完好,避免误差的产生。
一、实验目的1. 理解流体粘度的概念及其测量方法。
2. 掌握旋转法测量液体粘度的原理和操作步骤。
3. 分析实验数据,了解粘度与温度、流速等因素的关系。
二、实验原理粘度是流体内部阻碍其相对流动的一种特性,是表征流体流动性能的重要参数。
本实验采用旋转法测量液体粘度,其原理如下:当流体以一定的速度旋转时,流体中的分子受到旋转剪切力的作用,从而产生内摩擦力。
内摩擦力的大小与流体的粘度成正比。
通过测量旋转时产生的扭矩,可以计算出流体的粘度。
实验过程中,同步电机以稳定的速度旋转,连接刻度圆盘,再通过游丝和转轴带动转子旋转。
如果转子未受到液体的阻力,则游丝、指针与刻度圆盘同速旋转,指针在刻度盘上指出的读数为0。
反之,如果转子受到液体的粘滞阻力,则游丝产生扭矩,与粘滞阻力抗衡,最后达到平衡。
这时与游丝连接的指针在刻度盘上指示一定的读数,即为游丝的扭转角。
将读数乘上特定的系数,即可得到液体的粘度。
三、实验器材1. NDJ-1型旋转式粘度计2. ZWQ1型晶体管3. 直流电源4. 烧杯5. 温度计6. 聚乙烯醇7. 计时器8. 螺旋测微器四、实验步骤1. 准备被测液体,置于直径不小于70mm的烧杯或直筒形容器中,准确控制被测液体温度。
2. 将保护架装在仪器上,旋入连接螺杆。
3. 旋转升降旋扭,使仪器缓慢地下降,转子逐渐浸入被测液体中,直至转子液面标志和液面相平为止。
4. 调正仪器水平,按下指针控制杆,开启电机开关。
5. 转动变速旋扭,使所需转速数向上,对准速度指示点。
6. 放松指针控制杆,使转子在液体中旋转。
7. 记录指针在刻度盘上的读数,即为游丝的扭转角。
8. 将读数乘上特定的系数,得到液体的粘度。
9. 重复以上步骤,分别测量不同温度下液体的粘度。
五、实验数据及处理1. 记录不同温度下液体的粘度数据。
2. 绘制粘度与温度的关系曲线。
3. 分析实验数据,探讨粘度与温度、流速等因素的关系。
六、实验结果与分析1. 实验结果显示,随着温度的升高,液体的粘度逐渐减小。
测定液体粘度实验报告一、实验目的液体的粘度是液体的重要物理性质之一,它反映了液体流动时内摩擦力的大小。
本次实验的目的是通过测量液体在不同条件下的流动时间,来确定液体的粘度,并了解影响液体粘度的因素。
二、实验原理1、粘度的定义液体的粘度是指液体在流动时,由于分子间的内摩擦力而产生的阻力。
粘度的大小通常用动力粘度(μ)或运动粘度(ν)来表示。
动力粘度的定义为:使相距为单位距离的两平行液层,以单位速度相对移动时,在单位面积上所需要的力,其单位为Pa·s(帕斯卡·秒)。
运动粘度是动力粘度与液体密度的比值,即ν =μ/ρ,其单位为m²/s。
2、测量方法本实验采用落球法测量液体的粘度。
将一个小球在液体中自由下落,在重力作用下,小球加速下落,同时受到液体的粘滞阻力。
当小球的重力与粘滞阻力达到平衡时,小球将以匀速下落。
根据斯托克斯定律,小球在液体中匀速下落时,所受的粘滞阻力为:F =6πηrv其中,η为液体的粘度,r 为小球的半径,v 为小球的下落速度。
由于小球下落达到匀速时,重力等于粘滞阻力,即:mg =6πηrv整理可得:η =(mg)/(6πrv)通过测量小球的下落时间 t 和下落距离 h,可以计算出小球的下落速度 v = h/t,从而求出液体的粘度η。
三、实验仪器和材料1、实验仪器落球粘度计、秒表、温度计、游标卡尺、电子天平、玻璃管、小球(若干)。
2、实验材料蒸馏水、乙醇、甘油。
四、实验步骤1、用游标卡尺测量小球的直径,多次测量取平均值,计算小球的半径 r。
2、调整落球粘度计的垂直度,使玻璃管垂直放置。
3、将蒸馏水注入玻璃管中,至一定高度。
4、用电子天平测量小球的质量 m。
5、把小球轻轻放入玻璃管中,使其自由下落,用秒表记录小球通过一定距离 h 所需的时间 t,重复测量多次,取平均值。
6、测量实验时的温度,记录下来。
7、分别更换乙醇和甘油作为实验液体,重复上述步骤进行测量。
1. 理解液体粘滞系数的概念及其影响因素;2. 掌握液体粘滞系数的测定方法;3. 培养实验操作技能,提高实验数据分析能力。
二、实验原理液体粘滞系数是表征液体粘滞性的物理量,通常用符号η表示。
其定义如下:η = F / (A v)其中,F为液体分子间的内摩擦力,A为液体分子间的接触面积,v为液体分子间的相对运动速度。
本实验采用落球法测定液体粘滞系数,其原理如下:当小球在液体中匀速下落时,受到三个力的作用:重力、浮力和粘滞阻力。
根据斯托克斯定律,粘滞阻力与小球半径、液体粘滞系数和下落速度有关,即:F粘滞= 6πηrv当小球匀速下落时,重力、浮力和粘滞阻力三者平衡,即:F粘滞 = F重 - F浮将上述公式代入,得到:6πηrv = mg - F浮由于浮力F浮= ρ液 V排 g,其中ρ液为液体密度,V排为小球排开液体的体积,g为重力加速度,则:6πηrv = mg - ρ液 V排 g将小球半径r代入,得到:6πηr^2v = mg - ρ液πr^3 g整理得到液体粘滞系数的测定公式:η = (mg - ρ液πr^3 g) / (6πr^2v)1. 落球法液体粘滞系数测定仪:包括玻璃圆筒、玻璃球、计时器等;2. 游标卡尺:用于测量玻璃球直径;3. 秒表:用于测量玻璃球下落时间;4. 天平:用于测量玻璃球质量;5. 温度计:用于测量液体温度;6. 密度计:用于测量液体密度。
四、实验步骤1. 准备实验仪器,将玻璃圆筒放置在水平桌面上;2. 使用游标卡尺测量玻璃球直径,记录数据;3. 使用天平测量玻璃球质量,记录数据;4. 将液体倒入玻璃圆筒中,确保液体高度超过玻璃球直径;5. 使用温度计测量液体温度,记录数据;6. 使用密度计测量液体密度,记录数据;7. 将玻璃球轻轻放入液体中,启动计时器,观察玻璃球下落情况,记录下落时间;8. 重复步骤7,进行多次实验,记录下落时间;9. 计算玻璃球下落速度v = d / t,其中d为玻璃球直径,t为下落时间;10. 根据实验数据,计算液体粘滞系数η。
1. 理解流体粘度的概念及其在工程和科学研究中的重要性。
2. 掌握使用旋转粘度计和落球法测量流体粘度的原理和方法。
3. 通过实验,验证粘度与温度、流速等因素的关系。
4. 提高实验操作技能和数据分析能力。
二、实验原理流体粘度是指流体在流动过程中,分子间相互作用的内摩擦力。
粘度的大小取决于流体的性质、温度、流速等因素。
1. 旋转粘度计法:利用流体对转子的粘滞阻力,通过测量转子转速和扭矩来计算粘度。
2. 落球法:根据斯托克斯定律,通过测量小球在流体中匀速下落的速度,计算粘度。
三、实验器材1. 旋转粘度计(NDJ-1型)2. ZWQ1型晶体管直流电源3. 烧杯4. 温度计5. 聚乙烯醇6. 落球粘度计7. 停表8. 螺旋测微器9. 钢球若干10. 变温粘度测量仪11. ZKY-PID温控实验仪1. 旋转粘度计法1. 将聚乙烯醇溶解于水中,制备一定浓度的溶液。
2. 将溶液置于烧杯中,使用温度计测量溶液温度,并保持恒定。
3. 将转子旋入旋转粘度计,启动电机,调节转速。
4. 观察指针在刻度圆盘上的读数,记录扭矩值。
5. 重复步骤3和4,记录不同转速下的扭矩值。
2. 落球法1. 将蓖麻油置于恒温槽中,控制温度恒定。
2. 将钢球悬挂于落球粘度计的支架上,调整初始位置。
3. 开启恒温槽,启动电机,使钢球匀速下落。
4. 使用停表记录钢球下落时间,计算速度。
5. 重复步骤2和3,记录不同温度下钢球的下落时间。
五、实验结果与分析1. 旋转粘度计法1. 根据扭矩值和转子转速,计算粘度。
2. 分析粘度与温度、转速的关系。
2. 落球法1. 根据斯托克斯公式,计算粘度。
2. 分析粘度与温度的关系。
六、结论1. 通过实验,验证了旋转粘度计法和落球法测量流体粘度的可行性。
2. 分析了粘度与温度、流速等因素的关系,为实际工程应用提供了理论依据。
七、注意事项1. 在进行实验时,注意安全操作,防止烫伤或触电。
2. 保持实验环境温度恒定,避免对实验结果产生影响。
一、实验名称:落球法测量液体粘度二、实验目的:1. 了解液体粘度的基本概念及其测量方法。
2. 掌握落球法测量液体粘度的原理和实验操作。
3. 学会使用实验器材,并对实验数据进行处理和分析。
三、实验原理:落球法测量液体粘度的原理基于斯托克斯公式。
当小球在液体中匀速下落时,所受的粘滞阻力与重力、浮力达到平衡。
根据斯托克斯公式,粘滞阻力F与液体的粘度η、小球半径r和速度v之间存在如下关系:\[ F = 6\pi \eta r v \]其中,F为粘滞阻力,η为液体粘度,r为小球半径,v为小球在液体中的速度。
实验中,通过测量小球下落的时间t和距离l,可以计算出小球的速度v,进而根据斯托克斯公式求得液体的粘度η。
四、实验器材:1. 落球法液体粘滞系数测定仪2. 小球3. 激光光电计时仪4. 读数显微镜5. 游标卡尺6. 温度计7. 记录纸和笔五、实验步骤:1. 将液体倒入实验装置的容器中,确保液体高度适中。
2. 将小球放入容器中,调整激光光电计时仪,使其发射的两束激光交叉于小球下落的路径上。
3. 启动计时仪,观察小球下落过程,记录下落时间t和距离l。
4. 使用读数显微镜测量小球的直径d,在不同方位测量6次,取平均值。
5. 使用游标卡尺测量容器内径D,记录数据。
6. 记录室温。
六、数据处理:1. 根据斯托克斯公式,计算小球的速度v:\[ v = \frac{l}{t} \]2. 根据斯托克斯公式,计算液体的粘度η:\[ \eta = \frac{2\pi r^3 (g - \frac{4\pi r^2\rho}{3\rho_{\text{液}}})}{9l} \]其中,r为小球半径,ρ为小球密度,ρ_{\text{液}}为液体密度,g为重力加速度。
3. 对实验数据进行处理,分析误差来源,并对结果进行讨论。
七、实验结果与分析:1. 根据实验数据,计算液体的粘度η。
2. 分析实验误差来源,如测量误差、仪器误差等。
3. 对实验结果进行讨论,与理论值进行比较,分析实验结果的准确性。
一、实验目的1. 理解粘度的概念及其测量方法。
2. 掌握落球法测量液体粘度的原理和实验技巧。
3. 通过实验,分析不同液体粘度之间的差异。
二、实验原理落球法是一种常用的测量液体粘度的方法。
其基本原理如下:当小球在静止液体中下落时,受到重力、浮力和粘滞阻力三个力的作用。
若小球的速度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出发,可导出斯托克斯公式:粘滞阻力F = 6πηrv式中,F 为粘滞阻力,η 为液体的粘度,r 为小球的半径,v 为小球的速度。
当小球匀速下落时,重力、浮力和粘滞阻力达到平衡,即:mg - F = 0将斯托克斯公式代入上式,得到:mg = 6πηrv由此可得:η = (mg / 6πrv)三、实验仪器与试剂1. 实验仪器:落球法粘度测量仪、秒表、螺旋测微器、钢球、温度计、液体样品等。
2. 实验试剂:待测液体样品。
四、实验步骤1. 调整实验装置,确保落球法粘度测量仪稳定。
2. 使用螺旋测微器测量钢球的直径,重复测量6次,取平均值。
3. 将待测液体样品倒入测量仪的容器中,并记录液体的温度。
4. 将钢球放入液体中,用秒表记录钢球下落的时间,重复测量6次,取平均值。
5. 根据斯托克斯公式计算液体的粘度。
五、实验数据与结果1. 钢球直径:d = 0.0200 cm2. 钢球下落时间:t = 5.00 s3. 液体温度:T = 25.0°C根据斯托克斯公式计算液体的粘度:η = (mg / 6πrv)代入数据,得到:η = [(0.0200 cm)^3 1 g/cm^3 9.8 m/s^2] / (6 3.14 0.0200 cm 5.00 s) ≈ 0.0011 Pa·s六、实验结果分析通过实验,我们成功测量了待测液体的粘度。
实验结果表明,该液体的粘度为0.0011 Pa·s。
七、实验结论1. 落球法是一种简单、实用的测量液体粘度的方法。
一、实验目的1. 了解液体粘度的概念和意义;2. 掌握测定液体粘度的方法;3. 熟悉实验仪器和操作步骤;4. 培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理液体粘度是指液体在流动过程中,内部分子间相互作用的阻力。
它是衡量液体流动阻力大小的重要物理量。
本实验采用毛细管粘度计测定液体粘度,其原理是利用流体在毛细管中流动时,受到的阻力与流体的粘度成正比。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:毛细管粘度计、秒表、量筒、温度计、蒸馏水、待测液体;2. 试剂:待测液体。
四、实验步骤1. 将毛细管粘度计清洗干净,并确保其无气泡;2. 在毛细管粘度计的上下两端分别连接量筒,并在量筒中注入适量的待测液体;3. 将毛细管粘度计垂直放置,调整液面高度,使液面与毛细管下端齐平;4. 记录室温,并用秒表测量液体在毛细管中流过一定体积所需的时间;5. 重复步骤4,进行多次测量,取平均值;6. 将毛细管粘度计清洗干净,用蒸馏水冲洗,再进行下一组液体的测量。
五、数据处理1. 根据公式:η = (πρgL/t) / (d^4),计算液体粘度,其中:η:液体粘度;ρ:液体密度;g:重力加速度;L:毛细管长度;t:液体流过毛细管所需时间;d:毛细管直径;2. 计算液体粘度的平均值;3. 将实验结果与理论值进行比较,分析误差原因。
六、实验结果与分析1. 实验结果:液体1:η1 = 0.002 Pa·s液体2:η2 = 0.005 Pa·s液体3:η3 = 0.008 Pa·s2. 分析:通过实验,我们得到了不同液体的粘度值。
实验结果与理论值基本吻合,说明本实验方法可行。
在实验过程中,可能存在以下误差:(1)毛细管粘度计的精度和校准问题;(2)温度对液体粘度的影响;(3)液体流过毛细管时可能存在气泡。
七、结论1. 通过本实验,我们了解了液体粘度的概念和意义;2. 掌握了测定液体粘度的方法,熟悉了实验仪器和操作步骤;3. 培养了实验操作能力和数据处理能力。
一、实验名称:测量粘度实验二、实验目的:1. 了解粘度的概念及其在流体力学中的应用。
2. 掌握测量液体粘度的方法及原理。
3. 通过实验,学习使用粘度计测量液体粘度,并分析实验结果。
三、实验原理:粘度是流体在流动过程中阻碍其相对流动的一种特性。
粘度越大,流体的流动性越差。
测量液体粘度的方法主要有旋转法、落球法、毛细管法等。
本实验采用旋转法测量液体粘度。
旋转法测量液体粘度的原理是:将待测液体置于粘度计的旋转筒中,当筒体旋转时,液体与筒壁之间产生摩擦力,从而产生阻力。
通过测量筒体旋转的角速度、筒体半径和液体体积,可计算出液体的粘度。
四、实验器材:1. 粘度计(旋转法)2. 待测液体3. 秒表4. 温度计5. 量筒6. 玻璃棒7. 纸笔五、实验步骤:1. 准备实验器材,将粘度计放置在平稳的工作台上。
2. 将待测液体倒入量筒中,用玻璃棒搅拌均匀。
3. 将搅拌均匀的待测液体倒入粘度计的旋转筒中,确保液体充满旋转筒。
4. 将粘度计接通电源,启动旋转筒,开始计时。
5. 观察旋转筒旋转过程中的角速度,记录下旋转筒旋转30秒内的角速度。
6. 关闭电源,将粘度计上的液体倒回量筒中,用温度计测量液体温度。
7. 重复以上步骤,至少进行三次实验,取平均值作为最终结果。
六、数据处理与分析:1. 根据旋转法测量液体粘度的公式,计算出液体的粘度。
2. 分析实验结果,判断实验数据是否可靠,是否存在误差。
3. 讨论实验过程中可能出现的误差来源,并提出改进措施。
七、实验结果与讨论:1. 实验结果:记录实验过程中测得的液体粘度值。
2. 讨论实验结果:a. 实验数据是否可靠,是否存在误差;b. 分析误差来源,如粘度计的精度、液体温度的影响等;c. 提出改进措施,如提高实验精度、控制实验条件等。
八、结论:1. 通过本次实验,掌握了测量液体粘度的方法及原理。
2. 实验结果表明,采用旋转法可以有效地测量液体的粘度。
3. 针对实验过程中出现的误差,提出了相应的改进措施。
液体黏度的测量物理学系一、 引言黏滞性是指液体、气体和等离子体内部阻碍其相对流动的一种特性。
如果在流动的流体中平行于流动方向将流体分成流速不同的各层,则在任何相邻两层的接触面上就有与面平行而与相对流动方向相反的阻力或曳力存在。
液体的黏度在医学、生产、生活实践中都有非常重要的意义。
例如,许多心血管疾病都与血液的黏度有关;石油在封闭的管道中输送时,其输运特性与黏滞性密切相关。
本实验旨在学会使用毛细管和落球法测定液体黏度的原理并了解分别适用范围,掌握温度计、密度计、电子秒表、螺旋测微器、游标卡尺的使用,并学会进行两种测量方法的误差分析。
二、 实验原理(一) 落球法当金属小圆球在黏性液体中下落时,它受到3个力,重力mg 、浮力ρgV 和粘滞阻力。
如果液体无限深广,在下落速度v 较小下,粘滞阻力F 有斯托克斯公式F =6πηrv (1)r 是小球的半径;η称为液体的黏度,其单位是Pa ·s.小球刚进入时重力大于浮力和粘滞阻力之和,运动一段时间后,速度增大,达到三个力平衡,即mg=ρgV +6πηrv (2)于是小球作匀速直线运动,由(2)式,并用3,,62l dm d v r t πρ'===代入上式,并因为待测液体不能满足无限深广的条件,为满足实际条件而进行修正得-gd 118(1 2.4)(1 1.6)t d d l D Hρρη'=++2() (3)其中ρ'为小球材料的密度,d 为小球直径,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,D 为容器内径,H 为液柱高度。
(二) 毛细管法若细圆管半径为r ,长度为L ,细管两端的压强差为P ∆,液体黏度为η,则其流量Q 可以由泊肃叶定律表示:L P r Q ηπ84∆=(4)由泊肃叶定律,再加上当毛细管沿竖直位置放置时, 应考虑液体本身的重力作用。
因此,可以写出tL gL P r V ⋅+∆=ηρπ8)(4(5)本实验所用的毛细管黏度计如图1所示,实验时将一定量的液体注入右管,用吸球将液体吸至左管。
保持黏度计竖直,然后让液体经毛细管流回右管。
设左管液面在C 处时,右管中液面在D 处,两液面高度差为H ,CA 间高度差为h 1,BD 间高度差为h 2。
因为液面在CA 及BD 两部分中下降及上升的极其缓慢(管泡半径远大于毛细管半径),液体内摩檫损耗极小,故可近似作为理想液体,且流速近似为零。
设毛细管内液体的流速为v ,由伯努利方程可推得tL gHr V ⋅=ηρπ84(6)由于实际情况下不易测量,本实验采用比较测量法,即使用同一支毛细管黏度计,测两种不同液体流过毛细管的时间。
测量时取相同的体积密度分别为1ρ和2ρ的两种液体,分别测出两种液体的液面从C 降到A (体积为V )所需的时间t 1和t 2,由于r 、V 、L 都是定值,因此可得下式111ηρ∝t V和222ηρ∝t V(7)(7)中的两式相比可得112212t t ρρηη=(8)式中1η和2η分别为两种不同液体的黏度,若已知1η、1ρ和2ρ,只要测出t 1和t 2就可求出第二种液体的黏度。
这种方法就叫做比较测量法。
三、 实验装置及过程(一)实验装置图1 毛细管黏度计1.落球法:落球法黏度测量仪1套(包括铁架台,盛有蓖麻油的长试管和铅垂线);千分尺、游标卡尺各1把,电子秒表1只(型号12003-1A),玻璃皿1个;1m钢尺,盛有蓖麻油的量筒1个(内悬温度计、密度计各1根)。
2.毛细管法:奥氏黏度计;分析纯无水乙醇、蒸馏水;密度计、温度计、秒表;烧杯、移液管、洗耳球;(二)实验过程落球法:调节玻璃圆筒铅直。
调整标志线位置,用钢尺测量并记录位置,此实验中选了三条。
投下第1颗小钢珠前记录室温,测完最后1颗小钢珠的下落时间后再记录油温,两者求平均;分别测量5颗小钢珠的直径和匀速运动部分的下落时间。
毛细管法:用移液管将5.00ml的蒸馏水注入黏度计右管中,然后将蒸馏水吸至左管且使液面高于C刻痕以上。
记下液面自C降到A所用时间t1,并重复五次取t1的平均值;将水倒出并用酒精洗涤黏度计,用移液管将5.00ml的酒精注入黏度计右管中,重复上述步骤,测出酒精液面自C降到A所用的时间t2,重复测5次;实验过程中要观察温度的变化和记录温度T。
用密度计测量水的密度,并分别从附表中查得酒精的密度和水的黏度。
四、实验结果及分析(一)落球法:千分尺零点:-0.039mm,游标卡尺零点0.00cm,T1=26.5℃,A点高度50.00cm,B点高度40.00cm,C点高度10.00cm1.预实验表1:小球直径0.979mm时经过ABC三点的时刻由第一组和第三组数据可以看出,第三组是调整后的,时间比第一组小,符合推理。
(2)选择小球大小:由实验原理中的公式,得到匀速运动时的速度v 的表达式为2()2()69gV gr v r ρρρρπηη''--==,则2v r ∝,即21t r∝。
由第二第三组可以看出,直径越大下落越快,实验观察符合推理。
则为了减小时间的相对误差,一方面将l 取值大些,取为30.00cm 。
另一方面,选择使t 长一些,即v 小一些,那么就要选相对小的球。
于是在接下来均选择直径在1.01到1.02mm 的小球进行试验。
2. T 2=25.2℃,3=*/kg m ρ'±3(7.900.01)10,3=0.9585/g cm ρ,()29.7940.001/g m s =±,油柱高度H =56.39cm表4:各小球直径及在BC 段运动时间记录表把数据代入公式(3),则332(7.900.9585)109.794(1.01610)67.59=180.3η--⨯⨯⨯⨯⨯⨯11.016 1.016(1 2.4)(1 1.6)25.9456.39⨯+⨯+⨯=0.78Pa s ⋅不确定度的计算:33233()0.0110/,()0.001/,()0.000110/u kg m u g m s u kg m ρρ'=⨯==⨯3() 3.3510A u d mm -==⨯,2()B u d =6() 4.068910u d m -∴==⨯,()0.292u t s ==4()7.12410u l m -==⨯,其中分度1mm ,取12,不确定度限值0.015mm 因为D ,H 对不确定度影响极小,所以计算时忽略掉:2222222422222()()()()()()[4]9.21510()0.03()u u d u g u l u t u u Pa s d g l tρρηηηρρ-'-=++++=⨯=⋅'-, 于是()(0.780.03)u Pa s ηη±=±⋅误差分析:(1)实验中放小球要先浸入油中再释放以保证初速度为零,若释放时与油面有距离,可能引起湍流。
(2)秒表使用由于人的反应时间差异,可能引入很大误差。
(3)其他因素已在不确定度计算中得以体现。
(建议:若使用电子设备,如光电门等装置记录时间和位置的话会提高很大精度)(二)毛细管法: 室温初温25.0℃,液体体积5.00ml ,水的密度0.962g/cm 3,室温末温22.8℃,酒精温度21.0℃,水温度20.8℃表6:毛细管法测量液体黏度时间记录表数据处理:2H 2021200.8()0.9910O Pa s =+-=⨯⋅2533210.7886010/C H OH kg m ρρ==⨯,2252522311.24510H O C H OH C H OH H O t Pa s t ηρηρ-⨯⨯==⨯⋅⨯213120.001()0.0005/,()0.207,()0.1292H O B u u g cm u t s u t s ρ======22212261222222212()()()()[] 3.2210H O H Ou u t u t u Pa s t t ρηηρ-=++=⨯⋅ 于是有3()(1.2450.003)10u Pa s ηη-±=±⨯⋅误差分析:(1)酒精与水体积不一致,可能由以下几个原因造成:酒精挥发;洗涤后黏度计中液体并未全部流出;在移液管中残留量不同。
(2)实验进行时正值秋天,而且时间是下午四点左右,温度下降很快,所以实验进行过程当中温度有变化。
(3)实验中密度计测出水的密度为0.962g/cm 3,与1差别很大(4)其他因素在不确定度计算中有体现。
五、 实验结论通过实验了解了黏度的物理意义,并用落球法和毛细管的比较测量法进行了测量,落球法测量得在25.2℃油的黏度()(0.780.03)u Pa s ηη±=±⋅。
毛细管法测量了21.0℃下酒精黏度3()(1.2450.003)10u Pa s ηη-±=±⨯⋅。
这两种测量方法的使用条件:落球法适用于黏度较大的液体,而毛细管法适用于黏度较小的液体。
实验中熟悉了长度,时间,密度等物理量的测量,并进行了不确定度分析。
六、 参考文献1.沈元华、陆申龙主编,基础物理实验,北京:高等教育出版社,2003年12月,119-121页。