实验四奥氏粘度计测液体的粘滞系数

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时间:2019-05-21

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1、实验四奥氏粘度计测液体的粘滞系数【实验目的】1.学会使用奥氏粘度计测定液体的粘滞系数2.学会正确使用温度计,秒表3.了解比较法的好处。【实验仪器】奥氏粘度计,温度计,秒表,量筒,大烧杯,物理支架,蒸馏水,酒精,吸球。实验装置如图1。图1实验装置示意图【实验原理】各种实际液体具有不同程度的粘滞性,当液体流动时,平行于流动方向的各层流体速度都不相同,即存在着相对滑动,于是在各层之间就有摩擦力产生,这一摩擦力称为粘滞力,它的方向平行于接触面,其大小与速度梯度及接触面积成正比,比例系数η称为粘滞系数,它是表征液体粘滞1性强弱的重要参数,液体的粘滞性的测量是非常重要的

2、,例如,现代医学发现,许多心血管疾病都与血液粘度的变化有关,血液粘度的增大会使流入人体器官的血流量减少,血液流速减缓,使人体处于供血和供氧不足的状态,这可能引起多种心脑血管疾病和其他许多身体不适症状。因此,测量血粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。又如,石油在封闭管道中长距离输送时,其输运特性与粘滞性密切相关,因而在设计管道前,必须测量被输石油的粘度。1840年泊肃叶(Poiseulle)研究了牛顿液体在毛细管中的流动,他发现当液体在毛细管中稳定流动时,流经毛细管的流量V与毛细管两端压强差ΔP=P1-P2、毛细管半径r0的四次方及时间t成正比,与毛细

3、管的长度L、液体的粘滞系数η成反比。根据泊肃叶公式4πrP∆Q=(1)8ηL则由此可得液体的粘滞系数为4πrP∆η=t(2)8VL其中V=Qt为时间t内流过毛细管的液体体积。应用这一原理,奥氏特瓦尔德(1553一1932)设计制做了如图1所示的粘度计。它用玻璃制成,B泡的位置较高,为测定液体体积的球,上下各有一刻痕m和n(m、n间的容器相当于量筒),在n之下是一段截面相等的毛细管C。使用时竖直放置在恒温槽中。如果我们采用直接法测量,需将一定量的液体由A管注入,然后用吸球把液休吸入B泡,高于m线,让液体经毛细管自由下降。液体下落到m线时开始计时,至n线时停止计

4、时,时间间隔为t秒,流经m、n的液体体积为V。由于该部分液体向下流动,受到的压强差是ΔP=ρgh。但是在实际中h、r、L、V都是难以测2准的,尤其是h在测量过程中,随着液体重力势能的改变而正比地变化着,更无法测量。因此可以用比较法测量未知液体的粘滞系数。即让相同体积的标准液体(如蒸馏水)和待测液体分别流过同一粘度计,如果两种液体其密度和粘滞系数分别为ρ1,η1和ρ2,η2通过相同的毛细管的时间分别为t1和t2,则有ρt22η=η(3)21ρt11由此可见,如果已知液体1的ρ1,η1和液体2的ρ2,测出两种液体通过毛细管的时间t1和t2,即可求出液体2的粘滞系

5、数η2。从而使实验简化,并提高了测量的精确度。【实验步骤】1、测定某一温度下酒精的粘滞系数。2、用8ml蒸馏水洗涤粘滞计,尤其是毛细管一定要洗涤干净。3、将粘度计如图1固定于水槽中,注意毛细管要竖直。4、将6ml蒸馏水自A管注入,利用吸球自B管开口处将管中的蒸馏水吸至高于刻痕m上一点,捏住橡胶管,取下吸球。5、放开橡胶管,使毛细管中蒸馏水自然下降,当液体流经刻痕m时按下秒表开始计时,当液体流经刻痕n时按下秒表停止计时,记下时间t1和温度T1。按步骤3、4重复三次。6、取下粘度计,用酒精洗涤(8ml)干净,洗涤后的酒精倒入酒精回收瓶。7、将6ml的酒精注入粘度

6、计,按3、4的步骤操作,记下此时的温度T2和时间t2,重复三次。8、将酒精倒出,取下粘度计,用蒸馏水洗净。39、查出选定温度下水和酒精的密度ρ1、ρ2,利用(3)式计算η2,如果和理论值的误差大于5%,则重做实验。【注意事项】1、拿粘度计时要注意最好只拿A管,以免损坏粘度计。2、粘度计一般要清洗3次,以保证清洗干净。3、粘度计B管要浸入水槽中并保持竖直,粘度计中的液体不能有气泡。4、将液体从A管用吸球吸到B管时,要注意不要使其进入橡胶管。5、实验中不要长时间拿住粘度计,以免改变粘度计中液体的温度,若环境温度改变较大,要重做实验。6、秒表有两类,要注意其读数和

7、使用方法。按秒表时不能用力过度。【数据表格与数据处理】温度T=水的密度ρ1=酒精的密度ρ2=水的粘滞系数η1=蒸馏水酒精次数t1(s)T1(˚C)t1(s)T2(˚C)123平均值ρ2t2酒精的粘滞系数:η2=η1=ρ1t1η2−ηtheo相对误差:E=×100%=ηtheo结果表达式:η2=η2±∆η=4

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