用ccd测量液体粘滞系数

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1、用CCD测量液体的粘滞系数XXX(中国海洋大学XXX学院山东青岛266071)摘要:液体粘滞系数的测量应用越来越广泛，其测量的精度也越来越受大家的重视。本文论述了CCD测量技术与传统测量技术的优势以及CCD在其他测量中的广泛应用。关键词：粘滞力；CCD；收尾速度MeasurethegluestagnatcoefficienofliquidandtwithCCDxxx(xxxCollegeofOUCShandongQingdao266071)Summary:Themeasurementofglueings

2、tagnatcoefficientoftheliquidusesmoreandmoreextensive,theattentionthatitsprecisionmeasuredreceiveseverybodymoreandmoretoo.ThistexthasexpoundedthefactCCDmeasuresthedifferencethatthetechnologyandtraditionmeasuretechnologyandwideapplicationinothermeasurement

3、.Keywords:Glueingstagnatstrength,CCD,finishesupthespeed引言：当液体流动时，液体质点之间存在着相对运动，这时质点之间会产生内摩擦力反抗它们之间的相对运动，液体的这种性质称为粘滞性，这种质点之间的内摩擦力也称为粘滞力。粘滞系数是液体的重要性质之一，它反映液体流动行为的特征。粘滞系数与液体的性质，温度和流速有关，因此粘滞系数的测量在工程技术方面有着广泛的使用价值。如机械的的润滑，石油在管道中的传输，医疗和药物研究各种体液的粘滞性，对于疾病的诊断，治疗措施

4、的有效性或药物对于某一疾病的有效性评估都有具大的帮助。本文以落球法测甘油的粘滞系数为例来说明CCD技术在测量中的优越性.N1N2温度计VL图1一、测定原理:一个在液体中运动的物体会受到一个与其速度反方向的摩擦力，这个力的大小与物体的几何形状、物体的速度以及液体的内摩擦力有关。液体的内摩擦力可用粘滞系数η来表征。对于一个在无限扩展液体中以速度v运动的半径为r的球形物体，根据斯托克斯定律，光滑的小球在无限广延的液体中运动时，当液体的粘滞性较大，小球的半径很小，且在运动中不产生旋涡，那么小球所受到的粘滞阻力f

5、为（1）6式中d是小球的直径，v是小球的速度，η为液体粘滞系数。η就是液体粘滞性的度量，与温度有密切的关系（对液体来说，η随温度的升高而减少）。图2ｔＦＰｆ小球在液体中作自由下落时，受到三个力的作用，三个力都在竖直方向，它们是重力、浮力、粘滞阻力f（如右图示）。开始下落时小球运动的速度较小，相应的阻力也小，重力大于粘滞阻力和浮力，所以小球作加速运动。由于粘滞阻力随小球的运动速度增加而逐渐增加，加速度也越来越小，当小球所受合外力为零时，趋于匀速运动，此时的速度称为收尾速度，记为。经计算可得液体的粘滞系数为

6、（2）式中ρ0是液体的密度，ρ是小球的密度，g是当地的重力加速度。在实验条件下液体盛放在一玻璃圆筒中，并非无限广阔，考虑到筒壁的影响有：（3）式中，D和h分别为圆筒直径和筒中液面的高度，为对小球测得的实际收尾速度。把式（3）代入式（2）可得：（4）二、用CCD测定的优势：从上述原理知，要测粘滞系数就是要测小球的收尾速度，由误差和误差、的传递性可知，小球收尾速度的测量的准确性直接影响到实验结果精度，其意义重大。传统的测法为在甘油中部取一段，上下端各固定一标线N1、N2，用尺子测出N1、N2之间的距离L。，

7、当小球下落时，用秒表记下其经过N1、N2所用的时间t,则其速度可表示为.可见，这种测量方法中的所有数据全是由人的感官得出6，测量其下落时间时，还要求眼与手要配合一致，其精度可想而知。图3限于以上弊端，我们用CCD来测小球的收尾速度。CCD(chargedcoupleddevice)中文译为"电子耦合组件"，它就像传统相机的底片一样，是感应光线的电路装置，可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子，铺满在光学镜头后方，当光线与图像从镜头透过、投射到CCD表面时，CCD就会产生电流，将感应到的内容转换成数码传送到数

8、据处理设备，我们用的数据处理设备是一台电脑，通过专门的数据处理软件可以回放小球运动的每个瞬间。三、实验步骤：1、把盛有甘油的玻璃筒的中心垂线调整于铅直状态并测出圆筒的直径D,液面的高度。2、选择相同型号的小球3个，用螺旋测微器测出其直径d。3、调节CCD镜头水平，让其对准圆筒的中下侧，调节镜头，使其在显示器中成清晰的像。4、用镊子夹起小球，先将小球在甘油中浸一下，然后放入圆筒中，同时采集数据到电脑中，并次重复操作（4）。5、测量甘油的温度为