甘油的粘度与浓度关系.pdf

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1、第24卷　第4期延安大学学报(自然科学版)Vol.24No.42005年12月JournalofYananUniversity(NaturalScienceEdition)Dec.2005a甘油的粘度与浓度关系的实验研究3刘竹琴,刘艳峰,田　蕾(延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000)摘　要:用实验的方法测定了不同浓度下甘油的粘度,并根据实验结果给出了甘油的粘度与浓度关系的实验曲线及拟合方程。关键词:粘度;浓度;实验研究中图分类号:O313.1文献标识码:A文章编号:10042602X(2005)0420058203　　我们常说的理

2、想流体是不可压缩且没有粘性与粘滞阻力之和(Qvg+3PGud),见图1,小球向下的,而实际流体都不同程度的具有粘性,甚至有的流作加速运动,随着小球速度增加,当上述三个力达到体的粘性相当大,如甘油、重油、溶融的金属等,我们平衡时,即:mg=Qvg+3PGud时,小球以速度u作[1-3]匀速运动通常用粘度来衡量流体的粘性大小。在文献中,,由上式得:都只指出甘油的粘度与温度有关,且相关的研究比(m-Qv)g(1)G=3Pud较多,但甘油的浓度对粘度的影响也较大,而相关的研究甚少,本文用实验的方法对其进行研究。1　实验仪器J02012DM型多光电门智

3、能计时器,变温粘滞系数测定仪,4位数显温加热装置,热水泵,电子天平,千分尺,温度计,铝球,甘油,烧杯,25mL比重瓶。2　实验原理当光滑小球在无限深广的液体中下落时,如果小球的直径图1　小球在溶液中下落受力图d及下落速度u均小(即雷若数Re<10),并且在液体中下落不产生涡流的情况下,小球实验时由于液体必须盛在容器中,如图2所示,所受到液体的粘滞阻力可由斯托克斯公式给出,即而小球则沿圆筒中心轴线下落,故不能满足无限深f=3PGud(u是小球下落的速度,G是粘滞系数,d广的条件,因此必须对(1)式进行修正,由于实际测是小球直径)。得的速度u0和

4、(1)式中理想条件下的速度u之间存此时小球在液体中将同时受到三个竖直方向力在如下关系[4]:的作用:小球的重力mg,液体对小球的浮力Qvg(vu=u0(1+214döD)(1+313dö2H)(2)是小球的体积,Q是液体的密度)及粘滞阻力f=在(2)式中D为容器内直径,H为液柱高。3PGud。将(2)式代入(1)得:当小球下落时,由于重力大于竖直向上的浮力a　收稿日期:20050913作者简介:刘竹琴(1968),女,陕西佳县人,延安大学副教授.305届物理学专业毕业生.第4期　　　　　　　　　　　　刘竹琴,等:甘油的粘度与浓度关系的实验研究

5、　　　　　　　　　　　　　593(m-Qv)g1Q(göcm)及小球在不同浓度的甘油溶液中下落时G=õ3Pu0d(1+2.4döD)(1+3.3dö2H)间t(ms),计算各浓度中小球下落的终极速度(3)u(mös),不同浓度的甘油溶液的粘度G(Paõs),测量和计算结果见表1。表1　不同浓度甘油溶液粘度的测量计算表-2-3Qu×10G×10C(à)3t(ms)(göcm)(mös)(Paõs)501.12135.5366.4953.71601.14148.1360.8357.99701.16168.0553.6264.98801.19224

6、.0240.2285.00851.23360.8924.97133.41901.24684.4513.16251.47图2　实验所用的盛液体的容器951.251254.207.18456.721001.263310.802.721200.583　实验方法(说明:环境温度23摄氏度,时间t取小球匀速运动时通过两相邻光电门的时间)(1)配制体积百分比浓度分别为50à、60à、(4)将以上测量结果作G2C图,如图3所示,并70à、80à、85à、90à、95à、100à的甘油溶液各对其进行拟合,求出拟合方程。500mL待用,并测出各种溶液的密度Q。

7、-3粘度G×10(单位:PaõS)。(2)调节光电变温粘滞系数测定仪上的圆水准器,使圆筒铅直,测出圆筒的内径D以及各个光电门之间的距离L和溶液的高度H。(3)接通计时器并使其进行自检,打开水泵开关,使水箱内水能实现循环,使外筒与内筒之间水位与甘油液面等高。(4)测小球的质量m及直径d。(5)调节4位数显加热装置,使温度达到23℃,待大约10min后,内筒甘油溶液的温度与外筒间水温基本达到平衡。(6)将甘油溶液中浸泡的小球,用镊子夹起放在圆筒顶端的定位盖上,让其自由下落,当小球经过各光电门时,计时器就记下相应的时间。(7)将以上测量数据代入(3

8、)式,即可得出所测甘油溶液的粘度。图3　甘油的浓度与粘度关系的实验曲线4　数据记录及处理BC根据测量数据作拟合方程G=Ae,将粘度数(1)盛溶液的圆柱形容器的内直径