落球法测量液体粘滞系数.doc

落球法测量液体粘滞系数实验报告 一、问题背景 液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不一样，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〔或粘滞系数〕，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 称为粘度，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。液体的粘滞系数和人们的生产、生活等方面有着密切的关系，比方医学上常把血粘度的大小做为人体血液安康的重要标志之一。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。 二、实验目的 1．学习和掌握一些根本物理量的测量。 2．学习激光光电门的校准方法。 3．用落球法测量蓖麻油的粘滞系数。 三、实验仪器 DH4606落球法液体粘滞系数测定仪、卷尺、螺旋测微器、电子天平、游标卡尺、钢球 四、实验原理 处在液体中的小球受到铅直方向的三个力的作用：小球的重力〔为小球质量〕、液体作用于小球的浮力〔是小球体积是液体密度〕和粘滞阻力〔其方向与小球运动方向相反〕。如果液体无限深广，在小球下落速度较小情况下，有〔1〕上式称为斯托克斯公式，其中是小球的半径；称为液体的粘度，其单位是。小球在起初下落时，由于速度较小，受到的阻力也就比拟小，随着下落速度的增大，阻力也随之增大。三个力到达平衡，即〔2〕此时，小球将以作匀速直线运动，由〔2〕式可得： 五、实验过程 待测液体放置在容器中，故无法满足无限深广的条件，实验证明上式应进展如下修正方能符合实际情况： 〔5〕其中为容器径，为液柱高度。 六、数据处理 当小球的密度较大，直径不是太小，而液体的粘度值又较小时，小球在液体中的平衡速度会到达较大的值，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： 〔6〕其中，Re称为雷诺数，是表征液体运动状态的无量纲参数。 〔7〕当Re<0.1时，可认为〔1〕、〔5〕式成立；当0.1<Re<1 时，应考虑〔6〕式中1级修正项的影响，当Re大于1时，还须考虑高次修正项。 七、结论 通过落球法测量液体粘滞系数实验，我们可以学习和掌握一些根本物理量的测量，了解液体粘滞系数的重要性及其在生产和生活中的应用。同时，我们还学习了激光光电门的校准方法和实验数据处理的方法。