实验7液体粘滞系数的测定 引言 粘滞系数是表征液体粘滞程度的重要参数，是液体流动时内摩擦作用大小的量度。在工程技术 和科学研究的许多领域中，测定液体的粘滞系数是非常重要的。如机械的润滑，船舶的航行，石油 在封闭管道中的输送以及与液体性质有关的研究中，都需要测定液体的粘滞系数。测最液体粘滞系 数的常用方法有落体法、转筒法、阻尼法和毛细管法。落体法（又称斯托克斯法）是最基本的一种， 本实验中用落体法测量粘滞系数较大的液体。此实验用秒表来测量小球在液体中下落的时间。 实验目的 1观察液体的内磨擦现象 2,学会用落体法测量液体的粘滞系数 3.学会用秒表测量小球在液体中下落的时间 实验原理 在稳定流动的液体中，由于各层的液体流速不同，互相接触的两层液体之间存在相互作用，快 的一层给慢的一层以阻力，这一对力称为流体的内磨擦力或粘滞力。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与所取流层的面积S及流层间速度的空间变化 fen是s 1) 其中η称为液体的粘滞系数，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，且在运动时不产生旋涡。根据斯托克斯定 律，小球受到的粘滞力f为： f=6nrv (2) 式中称为液体的粘滞系数，为小球半径，V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pV·g,这里V为小球的体积，p与Po分别为小球和液体的 密度，吕为重力加速度。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（垂直向下）、浮力及粘滞力（垂直向上）三力达到平衡，小 球作匀速运动，此时的速度称为收尾速度。即为： pVg-pV.g-6πnrv-0 (3) 小球的体积为： 杭州电子科技大学
杭州电子科技大学 1 实验 7 液体粘滞系数的测定 引 言 粘滞系数是表征液体粘滞程度的重要参数,是液体流动时内摩擦作用大小的量度。在工程技术 和科学研究的许多领域中，测定液体的粘滞系数是非常重要的。如机械的润滑，船舶的航行，石油 在封闭管道中的输送以及与液体性质有关的研究中，都需要测定液体的粘滞系数。测量液体粘滞系 数的常用方法有落体法、转筒法、阻尼法和毛细管法。落体法（又称斯托克斯法）是最基本的一种， 本实验中用落体法测量粘滞系数较大的液体。此实验用秒表来测量小球在液体中下落的时间。 实验目的 1. 观察液体的内磨擦现象。 2. 学会用落体法测量液体的粘滞系数。 3. 学会用秒表测量小球在液体中下落的时间 实验原理 在稳定流动的液体中，由于各层的液体流速不同，互相接触的两层液体之间存在相互作用，快 的一层给慢的一层以阻力，这一对力称为流体的内磨擦力或粘滞力。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 x v d d 的乘积成正比： S d d f x v (1) 其中称为液体的粘滞系数，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，且在运动时不产生旋涡。根据斯托克斯定 律，小球受到的粘滞力f 为： f 6 r v （2） 式中称为液体的粘滞系数，r 为小球半径 ， v 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 V g ，这里 V 为小球的体积，与0 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(垂直向下)、浮力及粘滞力(垂直向上)三力达到平衡，小 球作匀速运动，此时的速度称为收尾速度。即为： V g 0 V g 6 r v 0 （3） 小球的体积为：
v-r-名d ( 把(3)式代入(2)，得 n=(p-Po)g-d (5) 18v 式中v为小球的收尾速度，d为小球的直径。 由于)式只适合无限广延的液体，在本实验中，小球是在直径为D的装有液体的圆柱形有机 玻璃圆筒内运动，不是无限广延的液体，考虑到管壁对小球的影响，(5)式应修正为： n=p-p小gd 哥 (6) 式中V。为实验条件下的收尾速度，D为量筒的内直径，K为修正系数，一般取K=2.4。收尾 速度V。可以通过测量玻璃量筒外两个标号线A和B的距离S和小球经过S距离的时间t得到，即 ,=% 。 实验仪器 1、FB328型液体粘滞系数测定仪1台：2.、电子秒表1只：。3、中3，中4mm小钢球各20 颗：4、磁性拾物器1个：5、1m钢卷尺1把：6、蓖藤油若干。7、游标卡尺、螺旋测微计各1 把（用户自备）。 ④ .仪器底座 回2.仪器容器（带厘米刻度）： 3.备用小球存放搁板： 4.永久磁铁 计时起始位置 5.容器防尘盖： 小钢球 6.水准器； 容器斜坡状底部 8.底座调平螺钉： 计时停止位置 9.磁性拾球器。 10.特测量小球。 图1粘滞系数测定仪示意图图2FB328型液体粘滞系数测定仪实物照片 杭州电子科技大学
杭州电子科技大学 2 3 3 d 6 1 r 3 4 V （4） 把（3）式代入（2），得 18v g d3 0 （5） 式中 v 为小球的收尾速度，d 为小球的直径。 由于(1)式只适合无限广延的液体，在本实验中，小球是在直径为 D 的装有液体的圆柱形有机 玻璃圆筒内运动，不是无限广延的液体，考虑到管壁对小球的影响，（5）式应修正为： D d 18v 1 K g d 0 2 0 （6） 式中 v0 为实验条件下的收尾速度， D 为量筒的内直径， K 为修正系数，一般取 K 2.4 。收尾 速度 v0 可以通过测量玻璃量筒外两个标号线 A 和 B 的距离S 和小球经过S 距离的时间 t 得到，即 t v S 0 。 实验仪器 1、FB328 型液体粘滞系数测定仪 1 台；2.、电子秒表 1 只；。3、 3, 4mm小钢球各 20 颗；4、磁性拾物器 1 个；5、1m 钢卷尺 1 把；6、蓖蔴油 若干 。7、游标卡尺、螺旋测微计各 1 把（用户自备）
实验内容 1,根据水平器的指示，调节仪器底座水平，即容器筒处于铅直位置。 2.用游标卡尺测量有机玻璃容器的内直径D:记下实验时的室温T。 3.用螺旋测微器测量小钢球的直径d,共测6个钢球，并记下螺旋测微器的初读数d。 4.用手将一颗中3mm小钢球，放到容器内待测小球存放搁板上。 5.用磁性拾球器“蓝色端”隔着容器壁从搁板上吸住一颗小球将其移动到容器中心的永久磁铁 下面吸住。 6.用磁性拾球器“红色端”在容器顶端碰触永久磁铁的上端，利用同性相斥的原理，使永久磁 铁下瑞的小球脱离，沿圆筒轴线下落。 7.先观察小球在什么位置开始作匀速运动（收尾速度）。把小球进入收尾速度时略低的位置作为 开始实验测量的起始位置，以容器壁刻度40cm处作为停止点，再用钢皮尺（或容器壁刻度 尺直读)测量出该“小球下落测量段”的总距离。 8.用磁性拾球器“蓝色端”隔着容器壁从容器底部将小球吸住，拖回到容器顶部永久磁铁的下 端，准备下一次实验操作。 9.按步骤6进行正常测量：当小球下落到“测量段”起始位置A时，立即启动秒表，使秒表开 始计时，当小球到达“测量段”下端位置B时，再按一下秒表，停止计时，于是秒表记录了 小球从A下落到B(即经过距离S)所需的时间t,把该数值记录到表格2中。 10. 重复实验步骤，连续测量6次相同质量小球下落的时间。 实验结束时可用磁性拾球器将小钢球回收，妥善安置，也可放在搁板上待下次实验时使用。 更换不同直径的小球，重复实验。（选做） 思考题 1.试分折选用不同的密度和不同直径的小球作此实验时，对实验结果有何影响？ 在特定的液体中，当小球的直径减小时，它的收尾速度如何变化？当小球的速度增加时，又将 如何变化 杭州电子科技大学
杭州电子科技大学 3 实验内容 1． 根据水平器的指示，调节仪器底座水平，即容器筒处于铅直位置。 2． 用游标卡尺测量有机玻璃容器的内直径 D ；记下实验时的室温T 。 3． 用螺旋测微器测量小钢球的直径d ，共测 6 个钢球，并记下螺旋测微器的初读数d0 4． 用手将一颗3mm 小钢球，放到容器内待测小球存放搁板上。 5． 用磁性拾球器“蓝色端”隔着容器壁从搁板上吸住一颗小球将其移动到容器中心的永久磁铁 下面吸住。 6． 用磁性拾球器“红色端”在容器顶端碰触永久磁铁的上端，利用同性相斥的原理，使永久磁 铁下端的小球脱离，沿圆筒轴线下落。 7． 先观察小球在什么位置开始作匀速运动（收尾速度）。把小球进入收尾速度时略低的位置作为 开始实验测量的起始位置，以容器壁刻度 40cm 处作为停止点，再用钢皮尺（或容器壁刻度 尺直读）测量出该“小球下落测量段”的总距离。 8． 用磁性拾球器“蓝色端”隔着容器壁从容器底部将小球吸住，拖回到容器顶部永久磁铁的下 端，准备下一次实验操作。 9． 按步骤 6 进行正常测量：当小球下落到“测量段”起始位置 A 时，立即启动秒表，使秒表开 始计时, 当小球到达“测量段”下端位置 B 时，再按一下秒表，停止计时，于是秒表记录了 小球从 A 下落到 B （即经过距离S ）所需的时间 t ，把该数值记录到表格 2 中。 10． 重复实验步骤 ，连续测量 6 次相同质量小球下落的时间。 11． 实验结束时可用磁性拾球器将小钢球回收，妥善安置，也可放在搁板上待下次实验时使用。 12． 更换不同直径的小球，重复实验。（选做） 思考题 1． 试分折选用不同的密度和不同直径的小球作此实验时，对实验结果有何影响？ 在特定的液体中，当小球的直径减小时，它的收尾速度如何变化？当小球的速度增加时，又将 如何变化