液体粘度系数的测定
液体粘滞系数的测定
实验项目介绍实验资料：实验名称：落球法液体粘滞系数测定指导教师：kunter可预约计划：0 执行教室：1实605实验类型：综合实验仪器：FD-VM-Ⅱ落球法粘滞系数测定仪仪器套数：6准备天数：3实验介绍：用落球法测定液体的粘滞系数一、实验目的和意义液体都具有粘滞性，液体的粘滞系数（又称内摩擦系数或粘度）是液体粘滞性大小的量度，也是粘滞流体的主要动力学参数。
研究和测定流体的粘滞系数，不仅在物性研究方面，而且在医学、化学、机械工业、水利工程、材料科学及国防建设中都有很重要的实际意义。
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和组织的血流量减少，血液流速减缓，使人体处于供血和供氧不足状态，可能引发多种心脑血管疾病和其他许多身体不适症状，因此，测量血液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。
液体的粘度受温度的影响较大，通常随着温度的升高而迅速减小。
测定粘滞系数的方法有多种，如转筒法、毛细管法、落球法等。
转筒法，利用外力矩与内摩擦力矩平衡，建立稳定的速度梯度来测定粘度，常用于粘度为0.1～100的流体；毛细管法，通过一定时间内流过毛细管的液体体积来测定粘度，多用于粘度较小的液体如水、乙醇、四氯化碳等；落球法，通过小球在液体中的匀速下落，利用斯托克斯公式测定粘度，常用于粘度较大的透明液体如蓖麻油、变压器油、机油、甘油等。
本实验学习用落球法测定蓖麻油的粘滞系数，如果一小球在粘滞液体中铅直下落，由于附着于球面的液层与周围其他液层之间存在着相对运动，因此小球爱到粘滞阻力，它的大小与小球下落的速度有关。
当小球作匀速运动时，测出小球下落的速度，就可以计算出液体的粘度。
二、参考资料1、黄秉鍊·大学物理实验·长春：吉林科学技术出版社，2003，P65-68；2、沈元华等·基础物理实验·北京：高等教育出版社，2003，P119-122；3、阎旭东等·大学物理实验·北京：科学出版社，2003，P63-65；4、李天应·物理实验·武汉：华中理工大学出版社，1995，P100-102；5、王惠棣等·物理实验·天津：天津大学出版社，1997，P137-144；6、吴锋等·大学物理实验教程·北京：化学工业出版社，2003，P84-86。
液体粘度系数的测定
液体粘度系数的测定
【实验原理】
由泊肃叶公式可知，当液体在一段水平圆形管道中作稳定流动时，t秒内流出圆管的液体体
积为式中R为管道的的截面半径，L为管道的长度， 为流动液体的粘滞系数，P 为管道两端液体的压强差。
如果先测出V、R、P 、L
各量，则可求得液体的粘滞系数为了避免测量量过多而产生的误差，奥斯瓦尔德设计出一种粘
度计（见右图），采用比较法进行测量。
取一种已知粘
滞系数的液体和一种待测粘滞系数的液体，设它们的粘
滞系数分别为0 和x ，令同体积V的两种液体在同
样条件下，由于重力的作用通过奥氏粘度计的毛细管DB，
分别测出他们所需的时间t1和t2，两种液体的密度分别
为式中h 为粘度计两管液面的高度差，它随时间连续变化，由于两种液体流过毛细管有
同样的过程，所以由（3）式和（4）式可得：如测出等量液
体流经DB的时间1t和2t，根据已知数，即可求出待测液体的粘滞系数。
【实验内容与步骤】
(1) 用玻璃烧杯盛清水置于桌上待用，并使其温度与室温相同，洗涤粘度计，竖直地夹在试管架上。
(2) 用胶头滴管和量筒经粘度计粗管端注入6毫升水。
用洗耳球将水吸入细管刻度C上。
(3) 松开洗耳球，液面下降，同时启动秒表，在液面经过刻度D时停止秒表，记下时间t
(4) 重复步骤(2)、(3)测量6次，取1t平均值。
(5) 取6毫升的酒精作同样实验，求出时间2t的平均值。
【数据记录与处理】。
粘度系数的测定实验报告
粘度系数的测定实验报告实验报告一、实验目的1. 掌握粘度系数的概念和单位。
2. 熟悉粘度系数的测定方法。
二、实验原理1. 粘滞阻力当液体依靠重力下流时，因为液体内部各层之间的相对运动，形成了相对运动阻力，称为摩擦力或粘滞阻力。
粘度系数是比较某种液体的粘滞阻力和水的粘滞阻力的大小关系的无量纲量。
一般用希尔德布兰德公式来表示：η = F × l / A × vη——粘度系数（mPa·s或Pa·s）F——液体受到的重力（N）l——液体在重力方向上受力长度（m）A——液体的流过面积（m²）由此可以看出，粘度系数与液体的粘度和密度有关。
在实验中，我们将采用比重瓶法测定液体的密度，并使用钢球下落法来测定液体的粘度。
当钢球沿着垂直于地面的方向下落时，由于液体的阻力，钢球受到的重力会逐渐减小，最终达到平衡。
可根据此平衡状态下钢球的下落速度来计算液体的粘度系数。
三、实验步骤1. 称取足够的液体样品，用比重瓶法测定出液体的密度。
2. 将钢球放入容器中，并记录其初速度和下落时间。
3. 不断重复以上步骤，直到得到多个不同条件下的数据。
4. 计算液体的粘度系数和标准差。
四、实验数据及结果实验数据表重量(克) | 体积(毫升) | 密度(g/cm³) | 下落时间(秒) | 初速度(m/s) | 最终速度(m/s)-------------|------------|--------------|--------------|--------------|----------------1.002 | 1.006 | 0.995 | 18.0 | 0.30 | 0.051.003 | 1.008 | 0.994 | 18.3 | 0.29 | 0.051.004 | 1.010 | 0.994 | 19.0 | 0.28 | 0.051.005 | 1.012 | 0.993 | 19.5 | 0.27 | 0.041.007 | 1.014 | 0.993 | 19.8 | 0.26 | 0.041.008 | 1.016 | 0.992 | 20.2 | 0.25 | 0.041.010 | 1.018 | 0.991 | 20.5 | 0.24 | 0.041.011 | 1.020 | 0.991 | 20.8 | 0.24 | 0.041.013 | 1.022 | 0.990 | 21.2 | 0.23 | 0.041.014 | 1.024 | 0.989 | 21.5 | 0.23 | 0.04计算结果样品密度平均值：0.992 g/cm³平均下落时间：19.95 s平均下落速度：0.26 m/s粘度系数：0.029 Pa·s标准差：0.0018五、实验结论通过本次实验，我们得到了液体的密度和粘度系数，证明了粘度系数与液体的密度有关，在一定范围内，随着液体密度的增大而增大；也证明了粘度系数与温度有关，随着温度的升高而减小。
液体粘度系数的测量实验报告
液体粘度系数的测量实验报告
液体粘度系数的测量实验报告
一、实验目的
本实验的目的是研究和观察液体的粘度系数。
二、实验原理
液体粘度系数，又称内摩擦系数，它是表示流体阻力力，以及流体在容器内的流动特性的基本参数，其定义为：给定流体流动时，流体的压差和流速之间的反比，即：
粘度系数=压差/流速
三、实验器材
实验所用设备：
（1）液体粘度计：用于测量液体的粘度系数。
（2）流量计：用于测量流体流量。
（3）压力表：用于测量流体的压力。
（4）温度表：用于测量液体的温度。
四、实验步骤
（1）安装设备
首先，将液体粘度计，流量计，压力表以及温度表安装到实验装置上，确保所有的连接口处于恰当的位置，并确保所有设备正常运行。
（2）调整设备
然后，按照实验要求的温度和压力调整温度表和压力表，以确保测量数据的准确性。
（3）测量试样
最终，将液体样品倒入测量设备中，测量出其粘度系数，并将测量结果记录下来。
五、实验结果
实验样品：1号样品
测量温度：25 ℃
测量压力：1.2 MPa
测量结果：粘度系数为0.18 Pa·s
六、实验结论
通过本实验，可以准确测量出所测液体的粘度系数，从而为相关技术的研究提供有力的理论支撑。
实验十三 液体粘度的测量(落球法) 一`实验目的
实验十三液体粘度的测量（落球法）一、实验目的使用下落小球的方法测定液体的粘滞系数。
二、实验仪器变温粘度系数实验仪，温控实验仪，电子秒表，螺旋测微计，游标卡尺，小刚球（直径1cm的约10颗，镊子，磁铁。
待测物：蓖麻油。
三、实验原理由于液体具有粘滞性，固体在液体内运动时，附着在固体表面的一层液体和相邻层液体间有内摩擦阻力作用，这就是粘滞阻力的作用。
对于半径r的球形物体，在无限宽广的液体中以速度v运动，并无涡流产生时，小球所受到的粘滞阻力F为（1）公式（）称为斯托克斯公式。
其中η为液体的粘滞系数，它与液体性质和温度有关。
如果让质量为m半径为r的小球在无限宽广的液体中竖直下落，它将受到三个力的作用，即重力mg、液体浮力f为、粘滞阻力，这三个力作用在同一直线上，方向如图2－10－1所示。
起初速度小，重力大于其余两个力的合力，小球向下作加速运动；随着速度的增加，粘滞阻力也相应的增大，合力相应的减小。
当小球所受合力为零时，即（2）小球以速度v0向下作匀速直线运动，故v0称收尾速度。
由公式（2）可得（3）当小球达到收尾速度后，通过路程L所用时间为t，则v0＝L/t，将此公式代入公式（3）又得（4）上式成立的条件是小球在无限宽广的均匀液体中下落，但实验中小球是在内半径为R的玻璃圆筒中的液体里下落，筒的直径和液体深度都是有限的，故实验时作用在小球上的粘滞阻力将与斯托克斯公式给出的不同。
当圆筒直径比小球直径大很多、液体高度远远大于小球直径时，其差异是微小的。
为此在斯托克斯公式后面加一项修正值，就可描述实际上小球所受的粘滞阻力。
加一项修正值公式（4）将变成（5）式中R为玻璃圆筒的内半径。
又，，，，代入（5）式得（6）d为小球的直径，D为玻璃圆筒的内直径。
实验测出m、r、ρ、t、L和R，用公式（2－10－5）可求出液体的粘滞系数η。
四、实验内容1．用螺旋测微器分别测出10个小球的直径（编号后待用）。
2．将装有蓖麻油的圆筒（如图2）调整其中心轴铅直。
液体粘度系数的测定
实验６用落球法测定液体的粘度各种流体（液体、气体）都具有不同程度的粘性，当其相邻两流层各以不同速度运动时，层间就有摩擦力产生，运动快的流层对运动慢的流层有加速作用，运动慢的流层对运动快的流层有阻滞作用。
流体的这种性质称为粘性，流层间的摩擦力称做粘性力。
在通常情况下，许多流体的粘性力Ｆ与两流层接触面积Ａ和垂直于流速方向的速度梯度成正比：（６—１）式中：比例系数η称为粘度。
式（６—１）称为牛顿粘性定律。
服从牛顿粘性定律的流体（如空气、水、油等）称为牛顿流体。
而粘性很大的有悬浮物的流体如血液、油漆、塑料等属非牛顿流体。
流体具有粘性的本质原因：①相互接触的流层间的分子引力而产生的阻力；②相邻不同流速流层的分子相互扩散产生的阻力。
在国际单位制（ＳＩ）中，粘度η的单位为帕秒（Ｐａ·ｓ），１Ｐａ·ｓ＝１kg·m-1·s-1；ＣＧＳ制中，η的单位是泊（Ｐ），１Ｐ＝１g·cm-1·s-1，因而１Ｐａ·ｓ＝１０Ｐ。
同一流体在不同温度下其粘度变化很大。
例如蓖麻油，当温度从１８℃升至４０℃时，粘度几乎降到原来的１／４。
研究流体的粘性，测定粘度不仅在材料科学研究方面，而且在医学和许多工业部门都有很重要的实际意义。
测定流体粘度有许多方法，对于粘度较小的流体，如水、乙醇、四氯化碳等，常用毛细管粘度计测量；而对粘度较大的蓖麻油、变压器油、机油、甘油等透明（或半透明）液体的粘度常用落球法（也称斯托克斯法）测定；对于粘度为０.１Ｐａ·ｓ～１００Ｐａ·ｓ的液体也可用转筒法进行测定。
【预习重点】（１）根据斯托克斯定律用落球法测定液体粘度的原理和方法。
（２）熟悉游标卡尺、停表、温度计和移测显微镜等仪器的使用方法（第２章２．２．１，２．４．３）。
参考书：《大学物理学》第一册，Ｆ．Ｗ．ＳＥＡＲＳ等著，第十三章。
【仪器】粘度测量装置、游标卡尺、停表、温度计、密度计、米尺、移测显微镜等。
实验十二液体粘度的测定（可编辑）
实验十二液体粘度的测定实验十二液体粘度的测定【目的要求】掌握恒温槽的使用,了解其控温原理;了解粘度的物理意义,掌握用奥氏粘度计测定溶液粘度的方法;用奥氏粘度计测定乙醇的粘度。
【实验原理】液体粘度的测定:当液体受到外力作用产生流动时,在流动着的液体层之间存在着切向的内部摩擦力。
液体内摩擦力的大小与两液层的接触面积A和速度梯度成正比,即:(12.1)式中,比例系数η称为粘度系数(或粘度)。
液体的粘度是内摩擦力的度量,在国际单位制中,粘度的单位为N?m-2?s,即Pa?s(帕?秒),习惯上常用P(泊)或CP(厘泊)来表示,两者的关系为:1P10-1Pa?s。
本实验利用毛细管法测定液体的粘度。
其原理为:液体在毛细管内因重力而流出时遵从泊松(Poiseuille)公式:(12.2)式中:,是液体的静压力;为流经毛细管的时间;为毛细管半径;为毛细管的长度;V为时间内流经毛细管的液体体积。
直接由实验测定液体的绝对粘度是比较困难的,通常采用测定液体对标准液体(如水)的相对粘度,通过已知标准液体的粘度就可以标出待测液体的绝对粘度。
设待测液体1和标准液体2在重力作用下分别流经同一支毛细管,且维持流出的体积相等,则有:;从而得:(12.3)若已知标准液体的粘度η2,再分别测定待测液体、标准液体流经毛细管粘度计的时t1、t2,并查表得到相应温度下的体积质量ρ1、ρ2后,按上式即可计算待测液体的粘度η1。
本实验中标准液体为水,待测溶液为乙醇。
温度对液体的粘度有明显的影响,一般温度升高,液体的粘度会减小,故测定粘度必须在恒温下进行。
2. 恒温槽的原理:恒温槽中温度控制装置是恒温槽控温的关键部分,其作用是控制加热器的工作状态。
当恒温槽温度低于指定温度时,加热器开始加热,对恒温介质提供热量,而当恒温槽到达指定温度时则停止加热。
目前普遍使用的控温装置是接触温度计(又称接点式温度计)和继电器。
接触温度计的下部是一普通水银温度计,但水银球内有一导线引出,这是接触温度计的一个极。
粘度测定方法
粘度测定方法粘度是液体流动阻力的量度，通常用来描述液体的黏稠度。
在工业生产和科学研究中，粘度的测定对于控制生产过程、研究材料特性等具有重要的意义。
本文将介绍几种常见的粘度测定方法，希望对您有所帮助。
一、旋转粘度计法。
旋转粘度计是一种常用的粘度测定仪器，通过旋转内部的转子来测定液体的粘度。
其原理是根据液体对转子的阻力来计算粘度。
在实际操作中，首先将待测液体注入旋转粘度计内，然后通过旋转转子并测定所需的力矩，最终可以计算出液体的粘度数值。
二、滴定粘度法。
滴定粘度法是一种通过测定液体滴落速度来计算粘度的方法。
一般情况下，通过将液体滴落到容器中，并记录下滴落的时间和滴落的距离，然后通过计算得出液体的粘度。
这种方法简单易行，适用于一些常见的液体粘度测定。
三、旋转粘度仪法。
旋转粘度仪是一种通过液体在外部受到扭转力而产生变形，从而测定液体粘度的仪器。
在实际操作中，将待测液体装入旋转粘度仪内，然后通过外部施加扭转力，测定液体的变形情况，最终可以计算出液体的粘度。
这种方法适用于一些高粘度液体的测定。
四、粘度杯法。
粘度杯是一种用来测定液体粘度的简单仪器，其原理是通过控制液体从粘度杯底部流出的速度来计算粘度。
在实际操作中，将待测液体倒入粘度杯内，然后控制流出的速度并记录时间，最终可以计算出液体的粘度。
这种方法适用于一些低粘度液体的测定。
综上所述，粘度测定方法有多种，选择合适的方法取决于待测液体的特性和实际需求。
在进行粘度测定时，需要注意操作规范，确保测量结果的准确性。
希望本文介绍的内容对您有所帮助，谢谢阅读！。
实验三液体粘度系数的测定
实验三 液体粘度系数的测定[目的]1、用落球法测定甘油的粘度。
2、掌握游标卡尺、读数显微镜、停表等基本仪器的使用；了解一种减小系统误差的方法；学习用标准算术误差表示实验结果。
[仪器]玻璃圆筒内盛待测粘度系数的甘油，围绕圆筒有两道水平标记N 1和N 2。
读数显微镜、米尺、停表、游标尺、摄于、培养皿、三颗小球。
[原理]在稳定流动的液体中，因为各层流体的速度不同，因而在相邻两层流体之间产生切向力。
此切向力称为内摩擦力或粘性力。
实验指出，相邻两个流层之间的内摩擦力f ，除了正比于两层间的接触面积S 外，还正比于该处的速度梯度d dxυ，即 d f s dxυη= 这就是牛顿粘性定律。
式中比例系数η称为流体的粘度系数，它只决定于流体本身的性质和温度。
由于液体的粘性，物体在液体中运动时要受到阻力作用．当小球在液体中下落时，若下落速度很小，球也很小，且液体各方向上都是无限广阔的，则根据斯托克斯公式有6f r πηυ=式中：υ是小球下落的速度；r 是小球半径；η是液体的粘度系数。
小球在液体中下落时，除了受到上述阻力外，还同时受到重力和浮力作用，三个力合力为零时，小球就以等速下落。
由三力平衡可得：3344633o r g r g r πρπρπηυ=+ 式中: ρ是小球密度，o ρ是液体密度。
可得2()29o gr ρρηυ-=因为液体放在容器内总不是无限广阔的，所以小球在无限图3-3-1广阔的介质中下落实际上是不可能的。
只考虑管壁的影响。
由于小球作匀速运动，则/l t υ=，并以r =d /2，R=D/2上式 (d 表示小球直径，D 表示液柱直径，l 表示小球作匀速运动的一段距离)得，则公式应修正为2()118(1 2.71)o gd td l Dρρη-=+[步骤]1、用米尺测出小球匀速下落的一段距离l。
2、用移测显微镜测出小球直径d。
3、用游标尺测出液柱直径D(即玻璃圆筒内径)。
4、将小球从玻璃圆筒中心靠近液面处放入液柱，用停表测出小球通过l所用时间t。
实验十一 液体粘度的测量(落球法)
(4)
其次，斯托克斯公式是假设在无涡流的 理想状态下导出的．实际小球下落时不能是 这样的理想状态，因此还要进行修正．已知 在这时的雷诺数Re为
Re
2r0
(5)
当雷诺数不甚大(一般在Re<10)时，斯 托克斯公式修正为
3 19 2 F 6 r (1 Re Re ) 16 1280 (6)
2．设计实验(实验条件不满足理论要求 时系统误差的修改) 实验设计要求：请根据给定的仪器用具自 行设计实验方案，研究当小球下落不满足斯 托克斯公式规定的条件时，如何修正(或减小) 系统误差的出现，并进行分析、比较． 实验仪器用具：一组(5种)直径不同的小 球、圆筒形容器1个、秒表、游标卡尺、千分 尺等．
实验二十八
液体粘度的测量 (落球法)
目的 根据斯托克斯公式用落球法测定油的粘度 仪器和用具 玻璃圆筒、停表、螺旋测微计、游标卡尺、 天平、比重计、温度计、小球(两种各6个)、 镊子、磁铁、待测液体．
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，它是表征液体粘滞性强弱的重 要参数。液体的粘滞性的测量是非常重要的。例如， 现代医学发现，许多心血管疾病都与血液粘滞系数 的变化有关，血液粘滞系数的增大会使流入人体器 官和组织的血流量减少，血液流速减缓，使人体处 于供血和供氧不足的状态，可能引发多种心脑血管 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。
mg Vg 6 r
此时的速度称为终极速度．由此式可得 (m V ) g 6 r
粘度测定方法
粘度测定方法粘度是液体的一种重要物理性质，它反映了液体的黏滞程度。
在化工、食品、医药、涂料、油墨等行业中，粘度测定是一项常见的实验操作。
本文将介绍几种常用的粘度测定方法，希望能够对您有所帮助。
一、旋转粘度计法。
旋转粘度计法是一种常见的粘度测定方法，它通过旋转粘度计来测定液体的粘度。
首先将待测液体倒入旋转粘度计的容器中，然后以一定的转速旋转粘度计，通过测定所需的扭矩和转速，就可以计算出液体的粘度值。
这种方法简单易行，适用于各种类型的液体。
二、滴定法。
滴定法是一种通过流体的流动速度来测定粘度的方法。
实验中，将待测液体滴入量筒中，然后打开活塞，让液体自由流动。
通过测定液体从量筒中流出所需的时间和流出的体积，就可以计算出液体的粘度值。
这种方法适用于流动性较好的液体，操作简便，结果准确。
三、管道流动法。
管道流动法是一种通过管道内流体的流动情况来测定粘度的方法。
实验中，将待测液体通过一定长度的管道流动，通过测定流体通过管道所需的时间和管道的尺寸，就可以计算出液体的粘度值。
这种方法适用于流动性较差的液体，操作相对复杂，但结果准确可靠。
四、旋转杯法。
旋转杯法是一种通过旋转杯来测定液体粘度的方法。
实验中，将待测液体倒入旋转杯中，然后以一定的速度旋转旋转杯，通过测定所需的扭矩和旋转速度，就可以计算出液体的粘度值。
这种方法适用于各种类型的液体，操作简单，结果准确。
总结：粘度测定方法有多种，不同的方法适用于不同类型的液体。
在实际操作中，我们可以根据待测液体的特性和实验条件，选择合适的粘度测定方法。
通过准确测定液体的粘度，可以为工程设计和生产操作提供重要的参考数据，对于保证产品质量和生产效率具有重要意义。
希望本文介绍的粘度测定方法能够对您有所帮助。
实验三 液体粘滞系数的测定
实验三 液体粘滞系数的测定【实验目的】1. 加深对泊肃叶公式的理解；2. 掌握用间接比较法测定液体粘滞系数的初步技能。
【实验仪器】1．奥氏粘度计（加接橡皮管 ） 2.铁架及万向夹 3. 秒表 4.温度计 5.量筒 6.不同容量大小烧杯5个 7.医用橡皮吸球【实验材料】蒸馏水50ml 酒精25ml【实验原理】实际液体是有粘滞性的。
液体流动时，在本身的各个部分之间可以出现内摩擦力。
对于运动规律比较简单的流体——牛顿流体来说，内摩擦力F 是与两层流体的接触面积S 有关，与接触处的流体速度梯度dv/dx 有关的，具体表达式为：)1( dxdvS F η=即牛顿的片流关系式。
我们将比例系数η用其它物理量表示出来，得到如下公式：)2( dxdv S F=η 由此式可以看出：η代表在单位面积、单位速度梯度下的内摩擦力。
假如两种液体，它们的速度梯度及两流层接触面积相同，而摩擦力不同，则可以说它们是有不同的粘性；反过来；不同流体，它们的粘性不同，它们的比例系数η也就不同，因而称描述粘性大小比例的比例常数η为流体的粘滞系数。
测量粘滞系数的方法有很多种，本实验采用的是“间接比较法”。
由理论课的知识中，我们知道，在细管内作片流的稳定流动粘性流体，它的体积流量Q(即单位时间内流过管子一个截面的流体体积)遵从泊肃叶公式：)3(84 lP R Q ηπ∆=其中R 为细管子的半径；l 为管长；ΔP 为管两端的压强差；η为流体的粘滞系数。
在流速接近稳定的条件下，若流过细管的流体体积为V ，经过的时间为t ，则Q = V/ t ，代入公式（3）中，可得到η的表达式：)4(84 VlPt R ∆=πη可以用此式直接测定粘滞系数η，但需要测量的物理量有R 、t 、ΔP 、l 、V 等多个，各个物理量的测量也并不容易，其实也没有必要，所以，我们采用间接比较法：即控制不同的流体在某些相同的条件进行实验测量（比如：让不同的流体的相同的体积通过同一根细管），利用公式进行比较，消去相同的物理量。
实验十一 液体粘度的测量(落球法)
实验内容
1．用修正公式修正 液体粘度．
实验装置如图所示， 在圆筒油面下方7～8 cm 和筒底上方7～8 cm处， 分 N1别和设N2标间记距N离1和l，N油2，筒对内 半径R，油的深度h，选 取适当仪器去测量．
待测油的密度 用密度计去测量．
测量用的小球为钢球，用乙醚、酒精混 合液洗净、擦干后，测量直径和质量(分别测 10个球的直径取平均；同时测10个球质量， 求出一个的质量)．测后将其浸在和待测液相 同的油中待用．
实验二十八
液体粘度的测量 (落球法)
目的 根据斯托克斯公式用落球法测定油的粘度
仪器和用具 玻璃圆筒、停表、螺旋测微计、游标卡尺、
天平、比重计、温度计、小球(两种各6个)、 镊子、磁铁、待测液体．
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，它是表征液体粘滞性强弱的重 要参数。液体的粘滞性的测量是非常重要的。例如， 现代医学发现，许多心血管疾病都与血液粘滞系数 的变化有关，血液粘滞系数的增大会使流入人体器 官和组织的血流量减少，血液流速减缓，使人体处 于供血和供氧不足的状态，可能引发多种心脑血管 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。
这时实际测得的速度 0 和上述式中的理 想条件下的速度 之间存在如下关系：
0 (1 2.4
r )(1 3.3 r )
R
h
（3）
式中R为盛液体圆筒的内半径，h为筒中液体 的深度，
将式(3)代入式(2)，得出
液体粘度的测量
液体粘度的测量（落球法）实验器材：盛有被测液体的量筒、镊子、小球、停表、米尺、游标卡尺和螺旋测微器 实验原理：在稳定流动的液体中，各层液体流速不同，由于速度不同，互相作用的两层液层之间有力的作用，流速较慢的液层作用相邻较快液层上的力使后者减速，其反作用力则使较慢液层加速，我们将这一对力称为内摩擦力或粘滞力。
实验证明：dv f s dlη=设半径r 的光滑小球，以速度v 在均匀、无限广延的液体中运动，若速度不大，球也很小，在液体中不产生涡旋时，据斯托克斯定律，球在液体中所受的阻力6f vr πη=。
此阻力是球面上附着一层液体与不随球运动的液体间的阻力，即液体的粘滞力。
实验中，小球在被测液体中竖直下落，小球受到向下的重力vg ρ，向上的浮力0vg ρ和粘滞力f 的作用。
小球刚落入液体中时垂直向下的重力大于垂直向上的浮力和粘滞力之和，使小球向下加速。
速度逐渐增加，当达到某一速度v 时，小球所受合力为零，此后小球将以此速度最终降落。
可知：0r mg f f --=浮，即：60mg vr gv πηρ--=排，得：()06Vg r ρρηπν-=上述实验中，我们假定液体的无限广延。
但实验中，我们是使半径为r 的球沿盛满液体半径为R 的圆筒中心轴下降。
所以：6(1)r f nv k R π=+，()304326(1)2d g L d r k t Rρρπηπ⎛⎫- ⎪⎝⎭=+ 实验内容：1、用螺旋测微器测量小球的直径d ，共测六个小球，记录结果并编号待用2、用游标卡尺测量量筒的内壁D3、在量筒上定出两道水平标志线A 、B （A 在液面下4cm 处（确保小球作匀速运动）），用米尺量出量筒上两个标记线之间的距离L4、用镊子夹起小球，先将小球在待测液体中浸一下，然后让小球在量筒液面中心处释放，用停表测小球经过标记线A 到标记线B 所需的时间t5、记下液体的温度，计算出液体的粘滞系数与不确定度。
液体粘度的测量(落球法)
液体粘度的测量（落球法）目的根据斯托克公式用落球法测定油的粘度。
仪器和用具落球法粘滞系数测定仪、小钢球、甘油、卷尺、千分尺、游标卡尺、液体密度计、激光光电记时仪、温度计。
原理当半径为r 的金属小球，以速度υ在均匀的无限宽广的液体中运动时，若速度不大，球也很小，在液体中不产生涡流的情况下，斯托克斯指出，球在液体中所受到的阻力F 为 6F r πηυ=式中η为液体的粘度，此式称为斯托克斯公式。
当质量为m 、体积为V 的小球在密度为ρ的液体中下落时，作用在小球上的力有三个，即：（1）重力mg ，（2）液体的浮力Vg ρ，（3）液体的粘性阻力6r πηυ。
这三个力都作用在同一铅直线上，重力向下，浮力和阻力向上。
球刚开始下落时，速度υ很小，阻力不大，小球作加速度下降。
随着速度的增加，阻力逐渐加大，速度达一定值时，阻力和浮力之和将等于重力，那时物体运动的加速度等于零，小球开始匀速下落，即6mg Vg r ρπηυ=+ （1）此时的速度称为终极速度。
由此式可得()6m V g r ρηπυ-=令小球的直径为d ，将3'16m d πρ= ，l v t =，2d r =代入上式，得 '2()18gd t lρρη-= （2） 由于液体在容器中，而不满足无限宽广的条件，这时实际测得的速度0υ和上述式中的理想条件下的速度υ之间存在如下关系：0(1 2.4)(1 1.6)dd D Hυυ=++ （3） 式中D 为盛液体圆筒的内直径，H 为筒中液体的深度，将（3）式代入（2）式得出'2()118(1 2.4)(1 1.6)gd t d d l D Hρρη-=++ （4）实验内容1、调整粘滞系数测定仪及实验准备（1）调整底盘水平，在仪器横梁中间部位放重锤部件，调节底盘旋钮，使重锤对准底盘的中心圆点。
（2）将实验架上的上、下两个激光器接通电源，可看见其发出红光。
调节上、下两个激光器，使其红色激光束平行地对准锤线。
实验三液体粘滞系数的测定
实验三液体粘滞系数的测定方法一：用乌式粘度计测定酒精的粘滞系数[实验目的]1．1．进一步巩固和理解粘滞系数的概念。
2．2．学会一种测定粘滞系数的方法。
[实验器材]粘度计、铁架台、秒表、温度计、打气球、玻璃缸、蒸馏水、酒精、量杯。
[仪器描述]如图3-1所示，粘度计是由三根彼此相通的玻璃管A 、B 、C 构成。
A 管经一胶皮管与一打气球相连，A 管底部有一大玻璃泡，称为贮液泡；B 管称为测量管，B 管中部有一根毛细管，毛细管上有一大和一小两个玻璃泡，在大泡的上下端分别有刻线N 、N ′；C 管称为移液管，C 管上端有一乳胶管，为的是在C 管处设置夹子。
整个实验是在装满水的玻璃缸中进行。
[实验原理]一切实际液体都具有一定的“粘滞性”，当液体流动时，由于粘滞性的存在，不同的液层有不同的流速v （如图3-2），流速大的一层对流速小的一层施以拉力，流速小的一层对流速大的一层施以阻力，因而各层之间就有内磨擦力的产生，实验表明，内磨擦力的大小与相邻两层的接触面积S 及速度梯度dv /dy 成正比，即F·y vd d ·S式中的比例系数叫做粘滞系数，又叫内磨擦系数。
不同的液体具有不同的粘滞系数。
一般情况下，液体的值随温度的升高而减少。
在国际单位制中，的单位为帕·秒（Pa ·s ）。
图3- 2速度梯度当粘滞液体在细管中作稳恒流动时，若管的半径为R ，管长为L ，细管两端的压强差为ΔP 1 ，液体的粘滞系数为1，则在时间t 1内液体流经细管的体积V 可依泊肃叶公式求出：11148t P LRV（3-1）同理，对于同一细管，若换用另一种粘滞系数为2的液体，并假设这时细管两端的压强差为ΔP 2，体积仍为V 的液体流经细管所需时间为t 2，则有：22248t P LR V（3-2）由（3-1）式和（3-2）式得111222t tP P （3-3）如果实验时把细管铅垂方向放置，则压强差是由重力引起的，于是121212hg h g P P （3-4）此处1及2是两种不同液体的密度，将（3-4）式代入（3-3）式，得111222t t （3-5）可见，如果一种液体的粘滞系数1为已知，且两种液体的密度1及2可查表得到，则只要测出两种液体流经同一细管的时间t 1和t 2，即可根据（3-5）式算出被测液体的粘滞系数2.本实验是已知水的1值，求待测酒精的2值。
测定液体的粘度系数
1测定液体的粘度系数（Coefficient of Viscosity of Liquid ）关于液体中物体运动的问题，19世纪的物理学家斯托克斯（George Gabriel Stokes ， 1819~1903，英国力学家、数学家）建立了著名的流体力学方程组“斯托克斯组”，它较为系统地反映了流体在运动过程中质量、动量及能量之间的关系：一个在液体中运动的物体所受力的大小与物体的几何形状、速度以及液体的内摩擦力有关。
粘滞系数是液体的重要性质之一，它反映液体流动行为的特征，因此粘滞系数的测量在工程技术方面有着广泛的使用价值，如机械的润滑，石油在管道中的传输，油脂图料，医疗和药物等方面，都需测定粘滞系数。
测量液体粘滞系数的方法有多种，如落球法、转筒法、毛细管法等，其中落球法是最基本的一种，它可用于测量粘度较大的透明或半透明液体，如蓖麻油、变压器油、甘油等的粘滞系数。
实验目的1．学习和掌握用激光和光敏接收器结合单片计时仪测定液体的粘度系数。
2．学习用落球法测定液体的粘度系数。
3．学习直接测量量标准偏差及不确定度的计算方法。
4．学习间接测量量不确定度的计算。
仪器用具VM-1落球法粘度系数测定仪、直尺、螺旋测微器。
实验原理落球法是将小球放在液体中让其落下，以测定液体的粘度，此法适用于对粘度较大的液体的测量。
直径为d 的小钢球，在密度ρ、粘度为η的液体中以速率ν落下，下落时小钢球将受到向上的阻力，这种阻力为粘滞力，它是由于粘附在小球表面的液层与邻近液层的摩擦而产生的，但它并不是小球与液体之间的摩擦阻力，当液体体无限广延，小球的半径很小时，根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力为6f rv πη= （3.6-2） 式中η是液体的粘度系数，d 是小球的直径，v 是小球的运动速度。
小球在液体中下落时，受到三个力的作用，即重力、浮力及粘滞力的作用，开始时，小球的速度较小，相应的粘滞力也较小，小球作加速运动，随着速度的增加，粘滞力也增加，最后三个力达到平衡，小球作匀速运动,即2 6mg vr Vg πρ=η+ (3.6-3)可得： ()6m V g rvρηπ-= (3.6-4) 实际上无限广延的条件在实验室里是无法实现的，小球是在内半径为R 的量筒中下落,筒内液体高度为h ，考虑到器壁的影响，式(3.6-4)应加修正值。
液体粘滞系数的测定
液体粘滞系数的测定在流动的液体中，各流体层的流速不同，则在相互接触的两个流体层之间的接触面上，形成一对阻碍两流体层相对运动的等值而反向的摩擦力，流速较慢的流体层给相邻流速较快的流体层一个使之减速的力，而该力的反作用力又给流速较慢的流体层一个使之加速的离，这一对摩擦力称内摩擦力或粘滞阻力，流体的这种性质称为粘滞性。
不同流体具有不同的粘度，同种流体在不同的温度下其粘度的变化也很大。
测定粘度在化学、医学、水利工程、材料科学、机械工业和国防建设中有着重要意义。
从实验中得到的粘滞定律：粘滞力f 的大小与所取流体层的面积S ∆和流体层之间的速度空间变化率dr du 的乘积成正比，即drdu s f ∆=η。
其中η为粘滞系数（也称内摩擦系数），它决定于液体的性质和温度，对液体而言，它随温度的升高而迅速减少。
η的国际单位：s Pa ⋅但是根据粘滞定律直接测量难度很大，一般都采用间接测量的方法。
测量液体粘滞系数的方法有很多种，如常用的落球法、落针法、转叶法。
本实验是用变温落针计测量液体在不同温度下的粘度系数。
中空长圆落针在待测液体中垂直下落，通过测量针的收尾速度确定粘度。
采用霍尔传感器和多功能秒表计测量落针的速度，并将粘度显示出来。
对待测液体进行水浴加热，通过温控装置，达到预定的温度。
巧妙的取针和提针装置，使测量过程极为简单。
本实验既适用于牛顿液体，又适于非牛顿液体，还可测定液体密度。
【实验目的】1. 用落针法测液体的粘度系数。
2. 研究液体粘度系数在不同温度下的变化规律。
【实验仪器】PH--IV 型变温粘度器、落针图1 实验仪器实图【实验原理】一个物体在液体中运动时，将受到与运动方向相反的摩擦阻力的作用，这种力即为粘滞阻力。
它是由粘附在物体表面的液层与邻近的液层相对运动速度不同而引起的，其微观机理都是分子之间以及在分子运动过程中形成的分子团之间的相互作用力。
不同的液体这种不同液层之间的相互作用力大小是不相同的。
测定液体的粘度系数
实验《测定液体的粘度系数》说明：1，重力加速度统一为g=9.79362/s m 。
2，数据改动：先在要修改数据上画一斜杠（不要画圈或涂黑盖掉），然后在边上写数据。
3 33/1085.7m kg ⨯=球钢球：ρ蓖麻油：33/1096.0m kg ⨯=油ρ4 关于B 类不确定度：，（1）. 仪∆=B u (单次测量，0=A u )如仪∆未知，2最小分度值=B u （2）． 3仪∆=B u (多次测量)-------------------------------------------------------------------- lg td 18-2）（油球ρρη= 为未修正公式 ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=h d R d l g td 23.3124.21118-2）（油球ρρη 为修正公式 数据处理：（1） 利用修正公式⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=h d R d l g td 23.3124.21118-2）（油球ρρη计算η 3位有效数字，单位勿忘。
说明：多次测量代入平均值，单次测量直接代入。
（2）计算不确定度 忽略修正项（⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+h d R d 23.3124.211）的不确定度（较小）， 利用lg td 18-2）（油球ρρη=计算不确定度： ①给定3/02.0)-(m kg u =油球ρρ②计算d ，A 类：)(d u A ，B 类：3)(仪∆=d u B (多次测量)，)()()(22d u d u d u B A +=（单位）取两位有效数字，采取“不舍只入”③计算t ，)(t u A ，3)(仪∆=t u B (多次测量)，)()()(22t u t u t u B A +=（单位）取两位有效数字，采取“不舍只入”④计算l ，:0)(=l u A ，仪∆=)(l u B (单次测量)，仪∆=)(l u⑤计算)()()()()()()-())-(()(22222222l u lt u t d u d u u ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=ηηηρρρρηη油球油球（单位）取一位有效数字，首位为1或2可取两位。
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一、实验目的和内容
1、掌握旋转式黏度计测量液体粘度的基本原理。 2、学会使用旋转式黏度计测定液体粘度的方法。
二、实验装置与流程示意图
整个旋转式黏度计的装箱图主要包括电机、刻度盘机构和从大到小排列的 0~4 号五个 转子，电机有调速机构，可产生 6、12、30 、60 转/分四种转速，刻度盘机构和测量方法见 图 1。测定过程中指针在刻度盘上指示的读数乘以系数表上的特定系数即为被测液体的粘 度（以厘泊表示）。不同转子、不同转速对应的测量系数不同，其量程也不一样。本实验 配备的转子黏度计系数表和量程表如表 1 和表 2。
六、实验结果及分析
实验测得测得的黏度分别为：825cP、825cP、850cP 和 825cP,取平均值得 μ 平均=（825＋825 ＋850＋825）/4 = 831.25 cP
误差分析： 1、仪器本身误差、读数误差； 2、转子未垂直位于待测； 3、液中转子进入待测液深度过高或者过低； 4、转子理论转速与实际转速不符。
图 1 旋转式黏度计示意图 表 1 系数表
转/分 转子 0 1 2 3 4 0.1 1 5 20 100 0.2 2 10 40 200 0.5 5 25 100 500 1 10 50 200 量程 cP 转子 0 1 2 3 4 10 100 500 2000 10000 20 200 1000 4000 20000 50 500 2500 10000 50000 100 1000 5000 20000 100000 60 30 12 6
三、实验的理论依据（实验原理）
图 2 旋转黏度计工作原理图
如图 2.半径 R 长 L 的圆柱体转子浸没于盛有液体的圆筒形容器中心，并以角速度 作 匀速转动。假设容器是半径为 kR 的圆柱形，液体是牛顿流体，忽略端效应的影响，则再 两圆柱形成的缝隙中，速度分布为：
u R(
这时转子所受的扭矩 M：
kR / r r / (kR) ) k 1/ k
M 2 RL( r |r R ) R 4 L R2 k 2 / (k 2 1)
一般容器比转子大得多，可认为 k∞，从而
M 4 L R2
式中 r——半径， m; r——剪应力，N/m2; ——粘度，kg/(m· s)。 转子选定后，M，在一定的转速 下， M 与被测液体的粘度 成正比，藉此原理可 以测定液体的粘度。 当同步电机以恒定速度旋转时，连接的刻度圆盘、游丝和转轴将带动转子旋转。若转 子未受到任何液体阻力，则游丝、指针和刻度盘将同速转动，指针刻度盘读数为 0；反之 若转子受到液体的粘滞阻力，则游丝产生扭矩，与粘滞阻力达到平衡，这时与游丝连接的 指针在刻度盘上指示出一定的读数。该读数表示游丝的扭转角，与扭矩相对应，乘以某一 系数后即能得出液体的粘度值。
7. 当指针所指的数值过高或过低时，可变换转速和转子，务使读数在 30—70 格之间； 8. 实验结束后应及时清洗转子，清洁后要妥善安放于转子架上，指针控制杆应用橡皮筋 圈住，连接螺杆上应套入黄色包装套圈，然后用螺钉拧紧。 （二）注意事项 1、被测液体温度需要控制； 2、 将转子旋入连接螺杆时注意逆时针方向为旋入装上， 顺时针为旋出卸下， 以免损坏仪器； 3、旋转升降旋钮时，用手托住仪器，防止自重坠落； 4、在按下指针控制杆时，不能用力过猛，转速慢时也可不用控制杆，直接读数。 5、实验结束后应清洗转子，但不得在仪器上进行。
五、实验数据记录及处理
经实验探索，得知 2 号转子为适用转子，共使用 2 号转子进行了 4 次实验得出下表
表 3 原始数据记录表
序号 转速/(转 /分) 转盘读数 黏度/cP 黏度平均值/cP
1 30 82.5 825
2 12 33 825 831.25
3 12 34 850
4 12 33 825
（当时实验室温为 33.5℃） 将原始数据（刻度盘读数）乘以系数表上的特定系数后得到粘度/cP 数据整理计算过程举例 以第一组数据举例计算过程： 2 号转子在 30 转/分时的系数为 10，则粘度为系数乘以读数 μ = 82.5× 10 = 825 cP
七、思考题：
1、转子是否必须放在容器中心？容器的大小对测量结果有何影响？ 答：转子若半径足够大可以略微偏离中心。容器太小会使待测液在转动时受容器壁影响转 速有变化。 2、转子和转速的选择应遵循什么原则？ 答：转子和转速的选择需使最后读数在 30~90 格之间。
四、实验步骤及注意事项
（一）实验步骤 1. 准备被测液体（如硅油） ，置于直径不小于 70 ㎜的烧杯或圆筒形容器中，控制被测液 体温度，并记录下来； 2. 旋松连接螺杆下端的黄色螺钉，取下黄色包装套圈； 3. 将选好的转子旋入连接螺杆，旋转升降旋钮，使仪器缓慢的下降，转子逐渐浸入容器 中心的被测液体中，直至转子液面标志和液面相平； 4. 调整仪器水平，然后按下指针控制杆，转动变速旋钮，使所需转速数向上，对转速度 指示点； 5. 开启电机开关， 使转子在液体中旋转， 并放松指针控制杆， 经过多次旋转 （大约 20—30 秒） ，待指针趋于稳定，按下指针控制杆，使读数固定，再关闭电机，使指针停在读数 窗内，读取读数，若电机关闭后指针不在读数窗内，可继续按住控制杆，反复开启和 关闭电机，使指针落在读数窗内； 6. 重复测定 3—5 次，如数据波动不大，取平均值作为测定结果，否则重复步骤 5、6；