落球法测定液体的黏度.doc

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1、实验报告核科学技术学院2010级学号PB10214023姓名张浩然日期2011-5-25落球法测定液体的黏度PB10214023张浩然一、实验题目：落球法测定液体的黏度二、实验目的：通过落球法测量油的黏度，学习并掌握测量的原理和方法三、实验器材：小钢球、刻度尺、千分尺、游标卡尺、液体密度计、秒表、温度计。四、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

2、，的单位是2.对雷诺数的影响雷诺数Re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Re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）实验报告核科学技术学院2010级学号PB1

3、0214023姓名张浩然日期2011-5-25可得（6）a.当Re<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0.10.5时，还必须考虑二级修正，则式（6）变成或（9）五、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

4、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Re，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。六、数据处理：1.首先是匀速区的寻找：利用最大的球进行对球体通过每个分段所用的时间测量，实验数据有:实验报告核科学技术学院2010级学号PB10214023姓名张浩然日期2011-5-

5、25高度h/cm14.8011.909.006.003.10时间t/s0.760.790.790.79则取3.10cm到11.90cm为匀速区，在实验装置上的刻度为400mL到1600mL再对距离进行进一步测定：400mL刻度对应的高度h1/cm3.13.153.121600mL刻度对应的高度h2/cm11.911.911.93小球落下的匀速区长度l/cm8.88.758.81则有：匀速区有平均值其标准差2.选取大中小三种小球，则有测量数据：大球直径d1/cm0.39600.39800.39700.39

6、480.39720.3960中球直径d2/cm0.23710.23710.23710.23700.23740.2371小球直径d3/cm0.15800.15800.15800.15790.15790.1580大球质量m1/g0.25620.25820.25580.25790.25710.2562中球质量m2/g0.05510.05460.05470.05480.05490.0551小球质量m3/g0.01630.01620.01620.01610.01610.0163有：大球直径的平均值：其标准差有中球

7、直径的平均值：其标准差有小球直径的平均值：其标准差有大球质量的平均值：实验报告核科学技术学院2010级学号PB10214023姓名张浩然日期2011-5-25其标准差有则可得大球的密度为中球质量的平均值：其标准差有则可得中球的密度为小球质量的平均值：其标准差有则可得小球的密度为3.不同的球在液体中通过匀速区所用时间有实验数据：大球时间t1/s2.132.002.052.042.092.04中球时间t2/s5.385.355.275.415.355.37小球时间t3/s11.9012.5711.7611.

8、5911.7511.98大球通过匀速区的时间有平均值其标准差有则可求得大球通过匀速区的速度有：中球通过匀速区的时间有平均值则可求得中球通过匀速区的速度有：实验报告核科学技术学院2010级学号PB10214023姓名张浩然日期2011-5-25其标准差有小球通过匀速区的时间有平均值其标准差有则可求得小球通过匀速区的速度有：4.又有对盛装液体的装置的测量数据和密度计的读数：内直径8.0808.1008.092液体高度17.5017.3517.4