用毛细管法测定液体的粘滞系数
2毛细管法测定液体粘度
2毛细管法测定液体粘度
毛细管法是一种常用的测量液体粘度的方法。
其基本原理是通过测量液体在一根细长毛细管内的流速，推算出液体的粘度。
毛细管法的优点是操作简便、精度高，适用于测量各种液体。
毛细管法的实验步骤如下：
1. 准备装置：取一段长约30-50 cm的细长毛细管，两端用蜡封口，并用紫外线消毒灯照射30 min，随后进行吹洗并用解洗剂洗净。
然后用无尘纸擦干，准备加液。
2. 加液及温度控制：将已知粘度的实验液体加入毛细管中，其中一段末端应留有空气。
将毛细管竖立一个角度，慢慢移动液体，直至毛细管内液柱高度达到一定程度后停止移动，并定出固定点。
随后控制室温，等待体系温度稳定。
3. 记录数据：在温度稳定后，记录液柱的长度L和所用时间t。
重复此操作，记录多组数据，求平均值。
4. 粘度计算：根据 Poiseuille 定律，流体的流速与毛细管的半径比例成正比，与毛细管长度与液体粘度成反比。
v = (P π r^4) / (8ηL)
其中，v 为液体流速，P 为毛细管两侧液面差，r 为毛细管内径，η 为液体粘度，L 为毛细管长度。
因此，液体粘度可以通过如下公式求出：
在计算过程中，应先根据实验结果确定相应的单位制，并进行单位换算。
毛细管法的误差主要来自于实验中的各种误差，包括毛细管内径的不均匀性、液面位置的读数误差、温度不稳定等。
因此，实验中应注意控制各种误差因素，增加实验数据的可信度。
毛细管法是一种简单易行的测量液体粘度的方法，适用于学术研究和工业生产中的各种液体。
采用该方法可以快速、准确地测量液体粘度，并为深入了解液体的性质提供可靠的数据支持。
毛细管法测粘度
毛细管法测粘度 Prepared on 22 November 2020毛细管法测定粘度测定原理：在一定温度下，当液体在直立的毛细管中，以完全湿润管壁的状态流动时，其运动粘度与流动时间成正比。
测定时，用已知运动粘度的液体作标准，测量其从毛细管粘度计流出的时间，再测量试样自同一粘度计流出的时间，则可计算出试样的粘度。
测定仪器：毛细管粘度计仪器、试剂与试样1、仪器毛细管粘度计、恒温浴、温度计、秒表2、试剂恒温浴液、乙醇、铬酸洗液、石油醚3、试样机油或其他石油产品实验步骤1）选取毛细管粘度计并洗净取一支适当内径的毛细管粘度计，用轻质汽油或石油醚洗涤干净。
2）装标准试样在支管6处接一橡皮管，用软木塞塞住管身7的管口，倒转粘度计，将管身4的管口插入盛有标准试样（20℃蒸馏水）的小烧杯中，通过连接支管的橡皮管用洗耳球将标准样吸至标线b处，然后捏紧橡皮管，取出粘度计，倒转过来，擦干管壁，并取下橡皮管。
3）将橡皮管移至管身4的管口，使粘度计直立于恒温浴中，使其管身下部浸入浴液。
在粘度计旁边放一支温度计，使其水银泡怀毛细管的中心在同一水平线上。
恒温浴内温度调至20℃，在此温度保持10min以上。
4）用洗耳球将标准样吸至标线a以上少许，停止抽吸，使液体自由流下，注意观察液面，当液面至标线a，启动秒表；当液面至标线b，按停秒表。
记下由a至b的时间，重复测定4次，各次偏差不得超过%，取不少于三次的流动时间的平均值作为标准样的流出时间τ20标。
5）倾出粘度计中的标准样，洗净并干燥粘度计，用同粘度计按上述同样的操作测量试样的流出时间τ20样。
五、数据记录与处理t t t t计算过程：六、注意事项1）测定过程中必须调整恒温浴的温度为规定的测定温度；2）测定前试液和毛细管粘度计均应准确恒温，并保持一定的时间。
在恒温器中粘度计放置的时间为：在20℃时，放置10min；在50℃时，放置15min；在100℃时，放置20min；3）试液中不能有气泡。
液体的黏滞系数的测定
而不下流，可将水约注满柱状容器，然后用K轻轻挤压，即可畅流。 • ５．实验过程中，应善于发现是否有杂质微粒将毛细管部分堵塞，以防
影响应有流量；如有发现，应及时找指导教师予以排除。
• ２．以袖珍读数显微镜分别在不同位置的互垂方向测 量毛细管两端样品的直径各四次，然后求其平均值。
• ３．将测得数据代入(26.5)式，分别求出不同温度下的 黏滞系数。
• 4．将与经验公式(26.2) 式计算的结果进行比较，求定 值误差。
注意事项
• １．由于与液体纯度有很大关系，因此实验用黏滞计及所用容器预先均 用重铬酸钾在浓硫酸中的饱和溶液(即洗液)浸洗过，并反复冲洗，故实 验中应注意防止仪器用具的污染，保持其洁净，用后随时注意盖上橡胶 塞及将烧杯倒置。
袖珍读数显微镜
1.将被测物置于物镜(3)的两倍焦距上，使 其在物镜像侧两倍焦距上成尺寸与待测量 相等的物像，然后再由目镜(1)放大倍进行 观测； 2.首先调节目镜，使刻在镜片上的标尺及 可移动的准线成像清晰； 3.上下移动待测物至清晰地成像； 调节螺旋测微装置(4)，使准线与待测长度 的一端重合，并记录此时的读数 d1 ； 4.单方向调节测微器手轮(4)，直至准线移 至与待测物的另一端重合，设读数为 d 2 ， 则待测长度 D d2 d1 。
液体的黏滞系数的测定
内容
1
实验目的
2
实验仪器Leabharlann 3实验原理4
实验内容
5
注意事项
6
数据处理
实验目的
• 了解黏滞现象的基本规律及黏滞系数的 测定方法；
2毛细管法测定液体粘度
2毛细管法测定液体粘度
毛细管法是一种常用的测定液体粘度的方法。
该方法基于液体通过细长、细直管道时的流动行为，通过测量液体在毛细管中流动的时间和流动距离，来计算液体的粘度。
具体步骤如下：
1. 准备毛细管：选取一根细长、细直的玻璃管作为毛细管，使其两端平整，清洗干净并确保内壁干燥。
2. 准备液体：选择待测液体，并将其倒入一个容器中。
3. 浸润毛细管：将毛细管一端浸入液体中，确保液体完全充满毛细管，并且液面与毛细管的入口处成一个水平面。
4. 开始测量：用计时器记录从毛细管入口处到液面下降一定距离的时间，一般选择液面下端降至毛细管入口处的1/4或1/2为测量距离。
同时，用刻度尺测量液面下降的距离。
5. 重复测量：重复多次测量，取平均值，确保测量结果的准确性。
6. 计算粘度：根据流动时间和流动距离，使用毛细管法的相关
公式计算液体的粘度。
具体的公式可以根据具体的液体和实验条件来选择和使用。
需要注意的是，毛细管法对液体的温度、液体表面张力、毛细管的尺寸和形状等因素都敏感，应严格控制这些实验条件，以获得准确的粘度测量结果。
毛细管黏度分析原理
毛细管黏度分析原理
毛细管黏度分析是一种常用的测定液体黏度的方法。
其原理基于毛细管现象和流体力学的基本理论。
毛细管现象是指液体在毛细管内流动时，由于毛细管壁与液体间的相互作用，液体在毛细管内形成一种净上升或净下降的现象。
这一现象的起因是表面张力和毛细管内外液体间的黏性作用力之间的平衡。
当液体在毛细管内流动时，由于液体分子间的黏性作用力，液体在毛细管内形成一种净上升或净下降的现象。
而液体黏度可以用来描述这种形成净上升或净下降的能力。
在毛细管黏度分析中，一般选用玻璃毛细管，通过浸入被测液体中，使液体在毛细管内上升。
通过测量液体在毛细管内上升的高度和时间，可以计算得到液体的黏度。
根据流体力学的基本理论，毛细管内液体上升的高度与时间呈一定的关系。
常用的计算方法有洛伦兹-洛伦兹方程、修正的斯托克斯方程等。
毛细管黏度分析具有简单、快速、经济等优点，适用于测定各种液体的黏度，尤其在低黏度液体的测定中更为常用。
然而，由于毛细管黏度分析对实验条件要求较高，容易受到温度、环境湿度等因素的影响，在实际应用中需要进行一定的控制和修正。
综上所述，毛细管黏度分析是一种基于毛细管现象和流体力学理论的测定液体黏度的方法，在实践中能够得到较为准确的结果。
液体粘滞系数的原理和测量
液体粘滞系数的原理和测量液体粘滞系数是一个描述液体内部流动阻力的物理量。
它是指单位面积上液体层与相邻层之间的粘滞应力与液体层流动速度梯度之比。
粘滞是指在流动过程中，液体分子之间相互作用引起的内部摩擦阻力。
当液体流动时，由于近层液体粒子与远层液体粒子之间的相互作用力，近层粒子受到远层粒子的牵引，使其速度增加。
在相邻层之间，液体内部存在速度梯度，即速度随距离的变化。
液体粘滞系数的测量方法有多种，下面将介绍几种常用的方法。
一、平板式法测量液体粘滞系数平板式法是通过在液体中夹入平板，通过测量平板下落过程中的速度来求解液体粘滞系数。
实验装置主要包括液体槽、平板和测量设备。
首先将液体倒入槽中，然后将平板缓慢地插入液体中，开始计时，当平板进入液体后，即停止计时，记录下这个时间。
根据牛顿黏滞定律，我们可以获得平板下落过程中的速度。
通过实验测量得到的数据，可以计算出液体的粘滞系数。
二、毛细管法测量液体粘滞系数毛细管法是在液体中将毛细管插入一定深度，并测量液柱高度和时间关系来求解液体粘滞系数。
首先通过调节进口控制阀进入合适的液体流量，使毛细管中液面维持稳定，然后记录下毛细管中液面的高度和时间。
通过实验测量得到的数据，可以计算出液体的粘滞系数。
三、旋转杯法测量液体粘滞系数旋转杯法是利用液体在旋转杯中产生的离心力和摩擦力来测量液体的粘滞系数。
实验装置主要包括旋转杯、电机和测力装置。
首先，将被测液体注入旋转杯中，然后通过电机驱动旋转杯旋转，测力装置测量旋转杯的转矩。
通过测力装置测得的数据，可以计算出液体的粘滞系数。
通过以上三种常用的方法，我们可以测量液体粘滞系数，进而了解液体的粘滞特性。
液体粘滞系数的测量对于工业生产和科学研究都具有重要意义。
在工业领域中，液体粘滞系数的测量可以用于衡量液体的黏稠度，从而确定液体在输送、泵送和混合等过程中的流动性能。
在科学研究中，液体粘滞系数的测量可以用于研究液体的流变学特性，从而推断液体分子结构和力学性质的变化。
液体粘度的测量(毛细管法)
3.调节限流水阀，使恒水位槽内水的高度保持稳定（水的流速不能过快），稳定时的现象为差压计两侧管子中的水位持平并保持稳定；
4.打开装置末端毛细管前的止水夹，用烧杯接水同时开始计时，每次接入的水的量在36ml左右；
5.分别测量三次加入水后烧杯与水的总质量，同时记录所需时间；
总质量（g）
加入水质量（g）
时间（s）
流量
1
103.40
21.27
97.05
0.219
2
140.57
37.17
171.40
0.217
3
190.23
49.71
228.03
0.218
计算得水的粘度系数
实验结论
1.流体中存在粘性，粘性的强弱可以用粘度表示；
2.粘度可以通过泊肃叶粘度理论结合具体实验测得。
液体粘度的测量（毛细管法）
物理学院华远杰
实验目的
用毛细管法测定水的粘度。
仪器和用具
毛细管及架，差压计，恒水位槽，电子天平，秒表，温度计，烧杯。
课前预习
1.什么是粘性？粘性是如何产生的？
答：在流体内部，不同流速层的交面上，有切向的相互作用力，使相邻流层的相对速度减慢。这种性质就成为粘性。内摩擦力F于两层之间的接触面积S成正比，还和速度梯度 成正比，即 。比例系数 成为流体的粘度。
答：测得空烧杯的质量为82.13g，设定最后烧杯和水的质量为190g，每次加水的量控制使其接近，则每次加水的量接近36g，体积约为36ml。
实验原理
利用修正后的泊肃叶方程，使用公式
测量毛细管的长度和半径，水的密度和流量，以及差压计两管的压强差（水的高度差）从而获得水的粘度系数。
液体粘滞系数的测定
实验四 液体粘滞系数的测定液体的粘滞系数是表征液体黏滞性强弱的重要参数，在工业生产和科学研究中（如流体的传输、液压传动、机器润滑、船舶制造、化学原料及医学等方面）常常需要知道液体的粘滞系数，准确测量这个量在化学、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。
例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量，压力差，输送距离及液体粘度，设计输送管道的口径。
测量液体粘度可用落球法，毛细管法，转筒法等方法，其中落球法（也称斯托克斯法）是最基本的一种，它是利用液体对固体的摩擦阻力来确定粘滞系数的，可用来测量粘滞系数较大的液体。
【预习思考题】1. 什么是液体的粘滞性？2. 金属小球在粘滞性流体中下落时，将受到哪些力的作用？3. 液体的粘滞系数与那些因素有关？【实验目的】1. 观察液体中的内摩擦现象。
2. 掌握用落球法测液体粘滞系数的原理和方法。
3. 学习和掌握一些基本测量仪器(如游标卡尺、螺旋测微计、比重计、秒表)的使用。
【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Array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。
所以粘滞阻力除与液体的分子性质有关外，还与液体的温度、压强等有关。
液体的内摩擦力可用粘滞系数 η来表征。
对于一个在无限深广的液体中以速度 v 运动的半径为 r 的球形物体，若运动速度较小，即运动过程中不产生涡旋，则根据斯托克斯(G.G. Stokes)推导出该球形物体受到的摩擦力即粘滞力为f = 6πηvr (1)当一个球形物体在液体中垂直下落时，它要受到三种力的作用，即向上的粘滞力 f、向上的液体浮力 F和向下的重力 G，如图 1 所示。
球体受到液体的浮力可表示为F = σg4πr3/3 (2)上式中 σ 为液体的密度，g为本地的重力加速度。
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用毛细管法测定液体的粘滞系数
自然界中，一切实际流体(气体、液体)都具有一定的粘
滞性，这可以由流体抗拒形变的内摩擦而显示出来。
众所周
知，作用于静止流体及运动中的所谓理想流体任一表面上的
力只有法向力(即正压力)；但是对于实际流体而言，当相邻
两层流体各以不同的定向速度运动时，由于流体分子的相互
作用，就会产生平行于接触面的切向力。
如图２６－１所示，
运动快的流层对运动慢的流层以拉力f '，运动慢的流层则对运动快的流层施以阻力f ，这一对力被称为内摩擦力，或粘滞力。
实验表明，对于给定的流体，作用于接触面积为ds 的相邻两流层上的粘滞力f ，系与垂直于s d 方向上的速度梯度y u d /d 以及接触面积s d 呈正比，其方向与运动方向相反，即：
s y u f d d d ⋅=η 式就是决定流体内摩擦力大小的牛顿粘滞定律。
其中，比例系数η是由流体本身性质决定的、反应流体粘滞性大小的物理量，称为粘滞系数(又称动力粘度，简称粘度)，其单位为：帕·秒(s Pa ⋅)。
s Pa 1⋅相当于速度梯度为1s 1-时，作用在2m 1接触面积上的力为N 1的流体所具有的粘度，即： 2m s N 1s Pa 1-⋅⋅=⋅。
不同流体具有不同的粘度，同一种流体在不同温度下的粘度也很不相同，而且流体的粘度还与压强有关，但不甚显著。
气体的粘度很小，且于2/1T
成比例。
由于液体分子间距比气体小千倍以上，层间分子的相互作用力成为产生内摩擦的主要原因，所以其粘度比气体大4210~10倍。
且其粘度随温度的升高几乎按指数规律地减小，有经验公式： ()c b a -+=θηθ
其中，θη为流体在C
θ时的粘度，c b a ,,为因液体种类或温度范围而异的常数。
对水而言：当252.43,60070.0==b a 及5423.1=c 时，温度在C 100~C 0 范围内，与精确
实验结果的误差不大于%40.0。
因此， 式可以用来验证我们的实验结果。
测定流体的粘度可以有很多种方法，诸如：（１）用各种毛细管粘滞计、 （２）旋
转圆筒法、（３）利用斯托克斯公式的落球法以及（４）由观察阻尼振动的方法测定粘滞系数等进行测量。
一．目的要求
1. 了解粘滞现象的基本规律及粘滞系数的测定方法；
2. 根据泊肃叶公式测定水的粘滞系数；
3. 熟悉运用读数显微镜测微小长度。
二．原理
本实验是让水从毛细管中流过，通过测水的流量，根据泊肃叶公式求出表征水的粘度大小的粘滞系数，对于粘度较小的液体，这种测定方法简单可行。
可以证明(见附录5)：粘滞系数为η的流体，在内径均匀的毛细管中作层流运动时，t 秒内流经毛细管任一截面的体积为：
ηl t p D V 128π4⋅∆= 式即泊肃叶公式。
其中，D 为毛细管直径；l 为毛细管长度；p ∆为毛细管两端的压力差。
若以21,h h 分别表示容器内开始及停止计时的瞬间所对应的液面高度，而以0h 表示毛细管的出口高度，则可以证明(见附录5)：
()⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-+=∆02121h h h g p ρ 将式改写为：
V
l t p D ⋅⋅∆=128π4η 式即为粘滞系数的计算式。
式中右侧诸量均可在实验中测得。
其中，p ∆按 式计算。
三．仪器用具
１．毛细管粘滞计；２．袖珍读数显微镜；
３．C 0.100~C 0
温度计；４．秒表；５．烧
杯两只；６．待测液体：水等。
毛细管粘滞计结构如图26-2所示。
带有
“ml ”刻度的柱状玻璃容器V 与玻璃毛细管L 相连，一起被固定在附有“mm ”分格直角坐标纸的读数板M 上，M 固定在支架上，并可通过调节地脚螺丝N 使其处于铅直(可由水准仪Z 或铅垂判断)。
为防止灰尘落入，不用时由橡胶塞K 将柱状容器盖上，毛细管长度l 作为已知在读数板上给出(也可以由读数板之刻度求取)，并备有毛细管直径测量样品两段。
使用时，打开橡胶塞K ，将已知温度(室温附近)的待测液体注入V 内，即可进行测量。
四．实验内容
１．调好仪器后，将预先准备好并已测得初温1θ（接近室温e θ）的待测样品自来水缓缓注入容器V 内，记录确认的液体体积V （约ml 50）流经毛细管所用的时间t ，并记下相应上、下液面及毛细管出口相对于参考面“0”的高度：21,h h 及0h 。
最后在接水容器（烧杯）内测出液体之末温2θ。
以相同体积V 及相同高度21,h h 重复测温度及流量三次，以期分别求出不同温度下该液体的粘滞系数。
２．以袖珍读数显微镜分别在不同位置的互垂方向测量毛细管两端样品的直径各四次，然后求其平均值D 。
３．将测得数据代入式，分别求出不同温度()2/21i i i θθθ+=下的粘滞系数i η。
*4．将2η与经验公式 式计算的结果进行比较，求2η的定值误差。
五．注意事项：
１．由于η与液体纯度有很大关系，因此实验用粘滞计及所用容器预先均用重铬酸钾在浓硫酸中的饱和溶液(即洗液)浸洗过，并反复冲洗，故实验中应注意防止仪器用具的污染，保持其洁净，用后随时注意盖上橡胶塞及将烧杯倒置。
２．玻璃仪器、用具易碎，用时小心。
３．注意爱惜停表，防止撞击或摔落地面。
４．水流过程中，毛细管内不得夹有气泡；若计时前，毛细管内有气泡而不下流，可将水注满柱状容器，然后用K 轻轻挤压，即可畅流。
５．实验过程中，应善于发现是否有杂质微粒将毛细管部分堵塞，以防影响应有流量；如有发现，应及时找指导教师予以排除。
６．实验前，应熟悉观察及读取液面的方法，以减小V 之误差。
７．实验完毕将仪器整理复原。
六．考查题
１． 本实验中，下列各物理量：p D ,及V 怎样通过已提供的仪器测出何时进行测
量为佳
２． 为什么要求选择室温水作为待测样品怎样才能保证实验时水接近室温水温何
时测量，怎样测量
３． 使用袖珍读数显微镜时应注意什么
４． 实验要求三次体积及高度均相同有何好处若选择不同数值能进行测量吗 ５． 泊肃叶公式适用于稳恒流动的情形，本实验装置能得到满足吗为什么。