落球法测定液体的黏度

实验原理：

1.         斯托克斯公式的简单介绍

粘滞阻力是液体密度、温度和运动状态的函数。如果小球在液体中下落时的速度v很小，球的半径r也很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的

                                                      （1）

是液体的粘度，SI制中，的单位是

2.对雷诺数的影响

雷诺数R_e来表征液体运动状态的稳定性。设液体在圆形截面的管中的流速为v，液体的密度为ρ₀，粘度为η，圆管的直径为2r，则

                                                           （2）

奥西思-果尔斯公式反映出了液体运动状态对斯托克斯公式的影响：

                                     （3）

式中项和项可以看作斯托克斯公式的第一和第二修正项。

随着R_e的增大，高次修正项的影响变大。

(1).容器壁的影响

考虑到容器壁的影响，修正公式为

                   （4）

(2).η的表示

因F是很难测定的，利用小球匀速下落时重力、浮力、粘滞阻力合力等于零，由式（4）得

  （5）

  可得             （6）

    a.当R_e<0.1时，可以取零级解，则式（6）就成为

                                        （7）

即为小球直径和速度都很小时，粘度η的零级近似值。

b.当0.1<R_e<0.5时，可以取一级近似解，式（6）就成为

                                        

它可以表示成为零级近似解的函数：

                                                      （8）

c.当R_e>0.5时，还必须考虑二级修正，则式（6）变成

        

或                               （9）

实验步骤：

1.  用等时法寻找小球匀速下降区，测出其长度l。

2.  用螺旋测微器测定6个同类小球的直径，取平均值并计算小球直径的误差。

3.  将一个小球在量筒中央尽量接近液面处轻轻投下，使其进入液面时初速度为零，测出小球通过匀速下降区l的时间t，重复6次，取平均值，然后求出小球匀速下降的速度。

4.  测出R、h和ρ₀（三次）及液体的温度T，温度T应取实验开始时的温度和实验结束时的温度的平均值。应用式（7）计算η₀。

5.  计算雷诺数R_e，并根据雷诺数的大小，进行一级或二级修正。

6.  选用三种不同直径的小球进行重复实验。

注意事项

ü  筒内油须长时间的静止放置，以排除气泡，使液体处于静止状态。实验过程中不可捞取小球，不可搅动。

ü  将小钢球在液体中浸一下，然后用镊子把小钢球沿量筒中心轴线近液面处自由落下。

ü  液体粘滞系数随温度的变化而变化，因此测量中不要用手摸量筒。

ü  在观察小钢球通过量筒标志线时，要使视线水平，以减小误差。

使用仪器：落球法液体粘滞系数测定仪

第二篇：液体粘度的测定(仅做落球法)

 5液体粘度的测定（仅做落球法）P54

[思考题]

1斯托克斯公式应用条件是什么？本实验是怎样去满足这些条件的？又如何进行修正的？

1.1斯托克斯公式的应用条件为：在无限宽广的液体中，液体粘滞性较大，物体半径较小，且无涡流产生。

1.2本实验满足条件是：液体运用的是甘油粘滞性较大，且量筒铅直半径较大，钢球半径较小，放入液体中由静止下落，避免涡流产生。

1.3修正的方法：小球从液面中心静止下落，找出匀速运动的时间段，测量时间，并多次测量算出平均值。

2在待定的液体中，如果钢球直径怎大一些测量结果如何变化？如果钢球从高处掷下。测量结果如何让变化？

2.1根据粘度测定的公式可知，若小球半径增加，重力加大，下落速度加快，粘度测定的结果将稍微变化，因为速度加快，测量时间将难以精确。

2.2从高速掷下，小球将带一定量的动能和重力势能，并且下落时会产生涡流，测量结果将不准确。

3讨论本实验造成不确定度的主要因素是什么，如何改进?

3.主要是下落时间的测量，因为人有反应时间，每个人不一样，难以统一，不是一个精确值和固定值，应该尽量让液体深度增加，加大匀速下落的时间，减小测量时间的误差。