用落球法测定液体粘度系数

第二篇：液体粘度的测量(落球法)

液体粘度的测量（落球法）

目的

根据斯托克公式用落球法测定油的粘度。

仪器和用具

落球法粘滞系数测定仪、小钢球、甘油、卷尺、千分尺、游标卡尺、液体密度计、激光光电记时仪、温度计。

原理

当半径为的金属小球，以速度在均匀的无限宽广的液体中运动时，若速度不大，球也很小，在液体中不产生涡流的情况下，斯托克斯指出，球在液体中所受到的阻力为                                    

式中为液体的粘度，此式称为斯托克斯公式。

当质量为、体积为的小球在密度为的液体中下落时，作用在小球上的力有三个，即：（1）重力，（2）液体的浮力，（3）液体的粘性阻力。这三个力都作用在同一铅直线上，重力向下，浮力和阻力向上。球刚开始下落时，速度很小，阻力不大，小球作加速度下降。随着速度的增加，阻力逐渐加大，速度达一定值时，阻力和浮力之和将等于重力，那时物体运动的加速度等于零，小球开始匀速下落，即

                              （1）

此时的速度称为终极速度。由此式可得

令小球的直径为d，将 ，，代入上式，得

                             （2）

由于液体在容器中，而不满足无限宽广的条件，这时实际测得的速度和上述式中的理想条件下的速度之间存在如下关系：

                      （3）

式中为盛液体圆筒的内直径，为筒中液体的深度，将（3）式代入（2）式得出

                  （4）

实验内容

1、调整粘滞系数测定仪及实验准备

（1）调整底盘水平，在仪器横梁中间部位放重锤部件，调节底盘旋钮，使重锤对准底盘的中心圆点。

（2）将实验架上的上、下两个激光器接通电源，可看见其发出红光。调节上、下两个激光器，使其红色激光束平行地对准锤线。

（3）收回重锤部件，将盛有被测液体的量筒放置到实验架底盘中央，并在实验中保持位置不变。

（4）在实验架上放上钢球导管。小球用乙醚、酒精混合液清洗干净，擦干备用。

（5）将小球放入钢球导管，看其是否能阻挡光线，若不能，则适当调整激光器位置。

2、用温度计测量油温，在全部小球下落完后再测量一次油温，取平均值作为实际油温。

3、用液体密度计测量甘油的密度，用游标卡尺测量筒的内直径,用卷尺测量油柱深度H。

4、测量下落小球的匀速运动速度

（1）测量上下两个激光束之间的距离。

（2）用激光光电门与电子记时仪测量下落时间。

5、计算液体的粘度及标准不确定度。

二、实验报告（60分）

（一）实验目的、仪器、原理与实验内容：叙述有条理、逻辑性强，公式正确，内容完整。                                                   （20分）                     

（二）数据记录和处理

1、数据记录部分

（1）表格设计科学、合理、注明物理单位。                      （5分）

（2）正确进行读数，数据记录格式规范，数据记录完整、无遗漏，无多余记录，有效数字表述正确（原始数据附在实验报告上）。                  （10分） 

2、油的粘度及标准不确定度的计算：计算方法正确，正确确定有效数字，不确定度计算正确。                                               （20分）

                                                          

（1）利用计算

（2）计算标准不确定度

①计算，，

② ，计算，  

③计算  ，  ， ，

④计算 ， ，  ，

⑤计算

其中，，   ，

3、给出实验结果：，物理单位正确,有效数字表述正确。  （5分）