液体变温黏滞系数的测定.ppt

苏丽萍 讲师,理学院物理实验教学中心,液体变温黏滞系数的测定,用落球法测量不同温度下蓖麻油的黏度；了解PID温度控制的原理；练习用停表计时。,实验目的,当小球在静止的粘滞液体中下落时，将受到与运动方向相反的粘滞阻力，它是由于沾附在小球表面的液层与邻近液层的摩擦而产生的，它不是小球与液体之间的摩擦阻力。根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力F为：,George Gabriel Stokes(1819-1903),条件：液体在各个方向上都是无限广延的，小球在液体中下落时速度和半径都很小。,实验原理,小球在液体中作自由下落时，受到三个力的作用，且都在竖直方向。开始下落时小球运动速度较小，相应的阻力也小，重力大于粘滞阻力和浮力之和，小球作加速运动，由于粘滞力随球速度增大而逐渐增大，加速度越来越小，小球在下落很短一段距离后，所受三个力达到平衡，小球将以v0匀速下落，此时有：,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，此时粘滞系数的的表达式可修正为：,本实验就是利用上式计算蓖麻油粘滞系数。实验中需要测量小球在蓖麻油中匀速下落的速度v0，其它量为已知。直接测量量是一定温度下小球匀速下落的高度H和所用时间t。,实验仪器,变温粘度测量仪,实验仪器,开放式PID温控实验仪,实验内容及步骤,检查仪器前面的水位管，将水箱水加到适当值。调节样品管底座下的调节螺钉，使其铅直。打开温控仪开关，检查水是否循环良好。设置测量的温度。注意：温控仪温度达到设定值后再等约10分钟，才能测液体粘度。,实验内容及步骤,在样品管上取定小球匀速下落的标志N1、N2。起点N1不要离液面太近，应选在离液面5cm以下，终点N2也不要太靠近底部，应选在离底部5cm以上，最好在液体的中间取一段10cm。用镊子夹住小球沿样品管中心轻轻放入液体，观察小球是否一直沿中心下落，若样品管倾斜，应调节其铅直。测量过程中，尽量避免对液体的扰动。,实验内容及步骤,用停表测量小球落经N1、N2的时间t，同时读出N1、N2 间的距离。眼睛应与小球以及刻度线处于同一水平位置。要求尽量准确地判断出小球通过N1、N2的时刻，做到准而快。实验全部完成后，用磁铁将小球吸引至样品管口，用镊子夹入蓖麻油中保存，以备下面的同学实验使用。,实验数据记录表格,黏度的测定,=7.8103kg/m3 0=0.95103kg/m3 D=2.010-2m d=1.0010-3m,实验数据处理要求,计算四个温度下的黏度；计算测量的相对误差；将表中黏度的测量值在坐标纸上作图，表明粘度随温度的变化关系。,注意事项,油必须无气泡并且静止，所以尽量不要扰动待测液体;小球应沿样品管的中心轴线垂直下落；小球下落时应轻而稳，不要使小球上附着气泡。,思考题,落球法能否用于低粘度液体的粘度测量？如果放入的小球偏离中心轴线，将会出现什么影响？,