落球法测定液体的黏度.pdf

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1、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F6vr（1）是液体的粘度，SI制中，的单位是Pas2.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，

2、液体的密度为ρ0，粘度为η，圆管的直径为2r，则2vrRe（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：3192F6rv(1ReRe...)（3）16108023Re19Re式中项和项可以看作斯托克斯公式的第一和第二修正项。161080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rr3192F6rv(12.4)(13.3)(1RR...)（4）eeRh161080(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43rr

3、3192r(0)g6rv(12.4)(13.3)(1ReRe...)（5）3Rh16108021(0)gd可得（6）18dd3192v(12.4)(13.3)(1ReRe...)2R2h161080a.当Re<0.1时，可以取零级解，则式（6）就成为21(0)gd（7）018ddv(12.4)(13.3)2R2h即为小球直径和速度都很小时，粘度η的零级近似值。b.当0.1

4、0dv0（8）16c.当Re>0.5时，还必须考虑二级修正，则式（6）变成231921(0)gd(1RR)2ee16108018ddv(12.4)(13.3)2R2h119dv02或21[11()]（9）22701五、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

5、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: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/cm3.1

6、3.153.121600mL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：31匀速区有平均值lli8.787cm3i132(lil)其标准差l0.026cmi1312.选取大中小三种小球，则有测量数据：大球直径d1/cm0.39600.39800.39700.39480.39720.3960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

7、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/g0.01630.01620.01620.01610.01610.016361有：大球直径的平均值：d1d1i0.3966cm6i162(did1)其标准差有d0.0011cm1i16161中球直径的平均值：d2d2i0.2372cm6i162(did2)其标准差有0.0001cmd2i16161小球直径的平均值：d3d3i0.1580cm6i

8、162(did3)其标准差有d0.0001cm3i16161大球质量的平均值：m1m1i0.2570g6i162(m1im1)其标准差有0.0008gm1i16134d13则可得大球的密度为1m17.8702g/cm3261中球质量的平均值：m2m2i0.054