实验四液体粘滞系数的测定南京农业大学物理

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实验四液体粘滞系数的测定南京农业大学物理

实验四液体粘滞系数的测定一、实验目的：1．用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘滞系数；2．了解PID温度控制的原理；3．练习用秒表测量时间，用螺旋测微器测量直径。

二、实验器材：变温粘度测量仪，ZKY-PID温控实验仪，秒表，螺旋测微器，游标卡尺、钢球若干。

三、实验原理：当固体在液体内部运动或液体内各部分之间有相对运动时，接触面之间存在内摩擦力，阻碍固体与液体或液体之间的相对运动，这种性质称为液体的粘滞性，液体的内摩擦力称为粘滞力。

粘滞力的大小与接触面面积以及接触面处的速度梯度成正比，比例系数η称为粘滞系数（或粘度）。

对液体粘滞性的研究在流体力学、化学化工、医疗、水利等领域都有广泛的应用，例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量、压力差、输送距离及液体粘滞系数，设计输送管道的口径。

测量液体粘滞系数可用落球法、毛细管法、转筒法等方法，其中落球法适用于测量粘滞系数较高的液体，本实验采用落球法测量液体的粘滞系数。

粘滞系数的大小取决于液体的性质与温度，温度升高，粘滞系数将迅速减小。

例如对于蓖麻油，在室温附近温度每改变1˚C，粘滞系数值改变约10%。

因此，测定液体在不同温度的粘滞系数有很大的实际意义，欲准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体温度。

1．落球法测定液体的粘滞系数一个在静止液体中下落的小球受到重力、浮力和粘滞阻力3个力的作用，如果小球的速度v很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的，则从流体力学的基本方程可以导出表示粘滞阻力的斯托克斯公式：（1）（1）式中d为小球直径。

由于粘滞阻力与小球速度v成正比，小球在下落很短一段距离后（参见附录的推导），所受3力达到平衡，小球将以v0匀速下落，此时有：（2）（2）式中ρ为小球密度，ρ0为液体密度。

由（2）式可解出粘滞系数η的表达式：（3）本实验中，小球在直径为D的玻璃管中下落，液体在各方向无限广阔的条件不满足，此时粘滞阻力的表达式可加修正系数(1+2.4d/D)，而（3）式可修正为：（4）已知或测量得到ρ、ρ0、D、d、v等参数后，由（4）式计算粘滞系数η。

液体粘滞系数的测定5页

液体粘滞系数的测定5页第一节实验目的1. 了解粘度的概念及粘度测定的原理、方法；2. 掌握用粘度计测定液体的粘滞系数，及其测定过程；3. 熟悉不同粘度计的适用范围及精度，并掌握选取合适粘度计测定不同液体粘度的技巧。

1. 液体粘度的概念液体粘度是流体力学中的一个物理量，它表示了液体内部阻力的大小，是一种材料的特性。

2. 粘度测定原理在粘度测定中，液体在成动态流动和流体力学稳定约束流动两种情况下的粘滞系数都需要被测量。

其中，动态粘度是指流动的液体对比例于速度梯度的切应力的抵抗力，它是在动态流动条件下测量的。

粘度计的基本原理是利用切应力与切应变的比例关系（牛顿定律），通过对于液体在不同的剪切速度下的流动状态进行测定，来计算出液体的动态粘滞系数。

液体粘度的测定可以采用比较直接测量的方法，以此来获得准确的液体粘度数据。

这些方法可以被划分为动态粘度法和静态粘度法。

动态粘度法适用于液体在动态流动条件下测量其粘度，包括旋转粘度计、滑动平板粘度计等等；而静态粘度法适用于在静态条件下测量液体粘度，例如绕线粘度计、排空式粘度计等等。

4. 粘度计的选择选择适当的粘度计可以是保证准确测试结果的关键。

不同类型的液体适用于不同类型的粘度计，比如粘度极高的半固体液体，大多数情况下需要采用旋转粘度计进行测定。

此外，不同粘度计的精度和敏感度也不同，要根据实验需要选择合适的粘度计，以保证实验的精度和可靠性。

1. 实验设备准备a. 旋转粘度计；b. 滑动平板粘度计。

2. 备选液体材料准备选取不同类型的液体进行测试，例如：水、甘油、汽油、酒精等多种液体。

这些液体应涵盖不同的粘度范围，以便测试不同类型的粘度计并探究其适用范围。

（1）旋转粘度计的测定a. 用清洁的粘度计内胆，取约5ml的试样液体，精确称量并注入粘度计内胆；b. 用辅助设备将粘度计安装在粘度计底座上，注意调整好瞄准线，保证水平仪指针正中间；c. 安装好粘度计后，打开装置电源，启动电机，液体将开始旋转，粘度计刻度开始计算。

宝典实验报告液体黏性系数的测定

液体黏性系数的测定一、实验目的1.观察球形物体在流体中受内摩擦力的运动情况。

2.掌握用斯托克斯公式测定液体黏性系数的方法。

3.学会测量显微镜的使用。

二、仪器用具圆筒形玻璃容器、小球、测量显微镜、游标卡尺、米尺、秒表、密度计、镊子、蓖麻油。

三、实验原理实际液体在流动时，由于各层液体的流速不同，相互接触的两层液体之间有力的相互作用，流速较慢与流速较快两相邻液体层之间的这一切向作用力，称为黏滞力。

（在本实验中即指黏附在小球表面的液层与邻近液层的内摩擦产生的黏滞力。

）实验指出：在稳定流动的液体中，黏滞力f 的大小与所取液层的面积△s 和液层间的速度梯度z v △△的乘积成正比，即s dzdv f △η= 式中比例系数η称为液体的黏性系数。

它是用来表征液体黏滞性的物理量，它的SI 单位制（国际制）为帕秒（Pa ·s ）；CGS 单位制是泊（P ），1Pa ·s=10P 。

黏性系数还与温度有关，液体黏性系数随温度升高而减小；气体则相反。

小球在液体中运动时，如果速度不大，将受黏滞阻力的作用，它是由于黏附在小球表面的液层与邻近液层的内摩擦而产生的。

如果液体是无限广延的，液体的黏滞性较大，小球的直径较小，速度也较小，斯托克斯指出小球在黏滞性液体中运动时，所受黏滞阻力的大小为dv f πη3=上式称为斯托克斯公式，d 是小球直径，v 是小球运动的速度。

当小球在液体中下落时，重力向下，浮力和黏滞阻力向上，由斯托克斯公式可以看出，黏滞阻力随小球运动速度的增加而增加。

小球刚开始下落时，速度很小，黏滞阻力较小，所以小球做加速运动，随着速度的增加，黏滞阻力就逐渐变大，而小球运动速度达到一定大小时，小球受到的合力为零，小球将以匀速v 下降，即03-61-61033=ndv g d g d πρπρπ 其中ρ是小球的密度，ρ0是液体的密度，g 是重力加速度，故可得g d v 20-·181）ρ（ρη= （a ）如图，玻璃筒内盛待测液体，筒上有相隔一定距离L 的水平刻线m ，m 1距离液体表面有一定距离（使得小球运动一定距离后，达到m1时已经开始做匀速运动），在贴近液体表面玻璃筒中心处轻轻放入小球，小球到达m 1开始计时，到达m 2停止计时，算出小球经过匀速区间L 的时间t ，由L/t 求得小球下落速度v ，用读数显微镜测量小球直径，用密度计测量液体密度。

实验液体粘滞系数的测定

实验液体粘滞系数的测定一、实验介绍气体和液体统称为流体。

若流体各层之间作相互运动时，相邻两层间有内摩擦力存在，则将具有此性质的流体称为粘性流体。

现实中，酒精、甘油、糖浆之类的流体都是粘性流体。

而粘性液体的粘滞性在液体（例如石油）管道输送以及医药等方面都有重要的应用。

现代医学发现，许多心脑血管疾病与血液粘滞系数有关，血液粘滞会使流入人体器官和组织的血流量减少、血流流速减缓，使人体处于供血和供氧不足的状态中，可能引发多种心脑血管疾病。

所以，血液粘滞系数的大小成了人体血液健康的重要标志之一，对于粘滞系数的测定和分析就具有非常重要的现实意义。

通常测定液体粘滞系数的方法有很多，如落球法、落针法、比较法等等。

本实验采用奥氏粘度计测量酒精的粘滞系数。

奥氏粘度计是利用比较法制成的，适用于测定液体的比较粘滞系数，即两种不同液体都采用此仪器测量，如果其中一种液体的粘滞系数已知，则通过就可获得另一种液体的粘滞系数。

此仪器是测量液体粘滞系数的常用仪器。

二、实验目的1.掌握用奥氏粘度计测定粘性流体的粘滞系数．2.了解泊肃叶公式的应用。

3.了解比较法的好处．三、实验器材奥氏粘度计、温度计、秒表、洗耳球、量筒、量杯、刻度移液管(滴定管)、蒸馏水、酒精等。

四、实验原理气体和液体统称为流体。

若流体各层之间作相互运动时，相邻两层间有内摩擦力存在，则将具有此性质的流体称为粘性流体。

现实中，酒精、甘油、糖浆之类的流体都是粘性流体。

粘性流体的运动状态有层流（laminar flow）、湍流（turbulent flow）。

所谓层流，即流体的分层流动状态。

当流体流动的速度超过一定数值时，流体不再保持分层流动状态，而有可能向各个方向运动，即在垂直于流层的方向有分速度，因而各流体层将混淆起来，并有可能形成湍流，湍流显得杂乱而不稳定，这样的流动状态称为湍流。

对于粘性流体在流动时相邻流层之间的内摩擦力又称为粘性力。

并且根据牛顿粘滞定律，粘性力f的大小与两流层的接触面积S以及接触处流层间的速度梯度dsdx成正比，具体有如下关系式：ds f S dxη= （1）式中，比例系数η称为流体的粘度。

液体粘滞系数的测定创新实验报告

液体粘滞系数的测定（多管落球法）创新实验报告学院：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX专业：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX小组成员：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX一．实验名称液体粘滞系数测定（多管落球法）创新实验二．实验目的：液体的粘滞力是交通、运载工具外形设计必须考虑的因素之一，粘滞系数的测定具有实际的应用价值，而实验教材中的实验方案存在较大的实验误差，我们选择进行液体粘滞系数测定（多管落球法）的创新实验，通过这次创新实验我们能够对本实验有进一步的认识与了解。

三．实验教材中的实验方案产生较大误差的步骤：（一）实验中我们用肉眼去判断小球匀速下落的位置，观察小钢球通过刻度线AB，容易产生较大的误差。

（二）人对于事物的反应有偏差。

在小钢球通过刻度线AB，人用手按动电子秒表的过程中，人的手接收到大脑发出的信号并且做出按动反应会有一段时间差，再加上肉眼观测的误差，这就导致我们所测定的小球下落时间存在较大的实验误差。

（三）实验中用镊子夹住小球，可能由于手的轻微抖动使得小球不能够准确从液体中心下落，这也容易产生误差。

四．实验改进方向：用光敏电阻、发光源组成的简易光电门和计时器测定小球下落的时间，从而提高实验的精确度，减小误差。

四．用于减小误差的创新实验方案：（一）创新实验仪器在原实验仪器（液体粘滞系数仪、钢卷尺、镊子、钢球、温度计、比重计）的基础上，我们的创新实验增加了光敏电阻、发光源、计时器以及千分尺。

（二）创新实验改进原理光敏电阻、发光源组成的简易光电门测小钢球下落时间的原理：在液体粘滞系数仪的AB处各安装一个光敏电阻与发光源，组成一个简易的光电门，并且使之与计时器相连接，当小钢球通过A线的一瞬间，发光源的光线无法投射到光敏电阻上面，计时器开始计时，当小钢球通过B线再次阻挡发光源的光线时计时器停止计时，此时读取计时器示数。

液体粘滞系数的测定

实验3.1 液体粘滞系数的测定在稳定流动的液体中，由于各层液体的流速不同，在相邻两层流体之间存在相对运动而产生切向力，流速快的一层给流速慢的一层以拉力，流速慢的一层给流速快的一层以阻力，液层间的这一作用称为内摩擦力或粘滞力，流体这一性质称为粘滞性。

液体的粘滞性在工程、生产技术及医学方面有着重要的应用。

现代医学发现，许多心脑血管疾病与血液粘度有关，血液粘滞会使流入人体器官和组织的血流量减少、血流流速减缓，使人体处于供血和供氧不足的状态中，可能引发多种心脑血管疾病，所以，血粘度大小成了人体血液健康的重要标志之一。

测量液体粘滞系数的常用方法有落球法、扭摆法、转筒法、毛管法等。

实验室中，对于粘度较小的液体，如水、乙醇等，常用毛管法；而对于粘度较大的液体，如甘油、变压器油等，常用落球法。

【实验目的】1．了解粘滞现象的基本规律，学会测量油品粘滞系数的实验方法—落球法。

2．掌握力学基本量长度、液体的密度和时间的基本测量方法。

3．熟悉测量长度、液体的密度和时间的基本仪器的正确调节和使用方法。

【实验仪器】ND-2多管液体粘滞系数仪（见图3-1）、温度计、电子秒表，米尺、读数显微镜、比重计。

微型小钢球（直径1.00mm或2.00mm）、微型钢球100粒、镊子、有机玻璃板条、磁铁和待测物（蓖麻油）。

ND-2多管液体粘滞系数仪由6只不同内径D图3-1 多管液体粘滞系数仪大学物理实验26 （50.0mm 、40.0mm 、34.0mm 、24.0mm 、19.0mm 、14.0mm 左右）的圆柱形玻璃管子（玻璃管高度为195mm ）组成，分别固定在铝合金底板上。

各管子的轴线与底板垂直，底板上的水准泡指示仪器水平状态，由底板下部的3只有机玻璃螺丝调节。

每只管子刻有相距一定距离的A 、B 两刻度线（A 、B 间距和120mm ）。

上端的A 刻线为小球通过时开始计时的刻度，下端的B 刻线为小球终止时的刻度。

【实验原理】由于液体具有流动性和粘滞性，所以当固体在液体中运动时会受到阻力作用。

液体粘滞系数测定

液体粘滞系数的测量与研究一实验目的1．了解用斯托克斯公式测定液体粘滞系数的原理，掌握其适用条件。

2．学习用落球法测定液体的粘滞系数。

3．熟练运用基本仪器测量时间、长度和温度。

4．掌握用外推法处理实验数据。

二实验仪器液体粘滞系数仪、螺旋测微器、游标卡尺、钢板尺、钢球、磁铁、秒表、温度计。

三实验原理当物体球在液体中运动时，物体将会受到液体施加的与其运动方向相反的摩擦阻力的作用，这种阻力称为粘滞阻力，简称粘滞力。

粘滞阻力并不是物体与液体间的摩擦力，而是由附着在物体表面并随物体一起运动的液体层与附近液层间的摩擦而产生的。

粘滞力的大小与液体的性质、物体的形状和运动速度等因素有关。

根据斯托克斯定律，光滑的小球在无限广延的液体中运动时，当液体的粘滞性较大，小球的半径很小，且在运动中不产生旋涡，那么小球所受到的粘滞阻力f 为vd f πη3= （1）式中d 是小球的直径，v 是小球的速度，η为液体粘滞系数。

η就是液体粘滞性的度量，与温度有密切的关系，对液体来说，η随温度的升高而减少（见附表）。

本实验应用落球法来测量液体的粘滞系数。

小球在液体中做自由下落时，受到三个力的作用，三个力都在竖直方向，它们是重力r gV 、浮力r 0gV 、粘滞阻力f 。

开始下落时小球运动的速度较小，相应的阻力也小，重力大于粘滞阻力和浮力，所以小球作加速运动。

由于粘滞阻力随小球的运动速度增加而逐渐增加，加速度也越来越小，当小球所受合外力为零时，趋于匀速运动，此时的速度称为收尾速度，记为v 0 。

经计算可得液体的粘滞系数为2018)(v gd ρρη-=（2）式中0ρ是液体的密度，ρ是小球的密度，g 是当地的重力加速度。

可见，只要测得v 0，即可由（2）式得到液体的粘滞系数。

但是注意，上述推导包括（1）、（2）式都在特定条件下方才适用，通过对实验仪器和实验方法的设计，这些条件大多数都可以满足或近似满足，唯独“无限广延”在实验中是无法实现的。

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。

液体粘滞系数的测定

液体粘滞系数的测定在稳定流动的液体中，由于各层液体的流速不同，在相邻两层流体之间存在相对运动而产生切向力，流速快的一层给流速慢的一层以拉力，流速慢的一层给流速快的层以阻力，液层间的这一作用称为内摩擦力或粘滞力，流体这一性质称为粘滞性。

液体的粘滞性在液体（例如石油）管道输送以及医药等方面都有重要的应用。

现代医学发现，许多心脑血管疾病与血液粘度有关，血液粘滞会使流人人体器官和组织的血流量减少、血流流速减缓，使人体处于供血和供氧不足的状态中，可能引发多种心脑血管疾病，所以，血粘度大小成了人体血液健康的重要标志之一。

实验证明，粘滞力f 的大小与两液层间的接触而积△s 和该处的速度空间变化率dyd υ（常称为速度的梯度）的乘积成正比，即 s dyd f ∆=υη （5—1）式（5-1）就是决定流体内摩擦力大小的粘滞定律，式中的比例系数η称为液体的内摩擦系数或粘滞系数。

它决定于液体的性质和温度，在润滑油选择、液压传动以及液体质研究等很多方面是一项主要技术指标，其国际制单位是：“帕斯卡·秒”（Pa·s ）。

[实验目的]（1）用落针法测定液体的粘度。

（2）熟悉各仪器的使用方法。

[实验仪器]本仪器采用落针法测量液体粘度（粘滞系数），既适于牛顿液体，又适于非牛顿液体，还可测量液体的密度。

实验中使中空细长圆柱体（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。

本仪器采用霍尔传感器和多功能毫秒计（单片机计时器）测量落针的速度，并可自动计算后将粘度显示出来。

巧妙的取针装置和投针装置，使测量过程极为简便。

仪器由本体、落针、霍尔传感器、单片机计时器和恒温控制等部分组成。

见下图：如图5-1，待测液体（例如蓖麻油）装在被玻璃恒温水套包围的玻璃圆筒容器中，圆筒竖直固定在机座上，机座底部有调水平的螺丝，机座上竖立一个铝合金支架。

其上装有霍尔传感器、提针装置（未画出）。

装在液体容器顶部的盖子上有投针装置发射器，它包括喇叭形的导杯和带永久磁钢的拉杆。

落球法测液体的粘滞系数——大物实验

21 / 4实验一落球法测液体的粘滞系数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．粘滞系数与液体的性质，温度和流速有关，准确测量这个量在工程技术方面有着广泛的实用价值．如机械的润滑，石油在管道中的传输，油脂涂料，医疗和药物等方面，都需测定粘滞系数．测量液体粘滞系数方法有多种，落球法（又称Stokes 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．【实验目的】1．学习和掌握一些基本物理量的测量；2．学会落球法测定液体的粘滞系数．【实验原理】一个在液体中运动的物体会受到一个与其速度反方向的摩擦力，这个力的大小与物体的几何形状、物体的速度以及液体的内摩擦力有关．液体的内摩擦力可用粘滞系数η 来表征．对于一个在无限扩展液体中以速度v 运动的半径为r 的球形物体，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r v F ⋅⋅⋅=ηπ61 （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 1、向上的液体浮力F 2和向下的重力F 3．球体受到液体的浮力可表示为g r F ⋅⋅⋅=13234ρπ （2）上式中ρ 1为液体的密度，g 为重力加速度．球体受到的重力为g r F ⋅⋅⋅=23334ρπ （3）式中ρ 2为球体的密度．当球体运动某一时间后，上述三种力将达到平衡，即321F F F =+ （4）此时，球体将以匀速v 运动（v 也称为收尾速度）．因此，可以通过测量球体的下落速度v 来确定液体的粘滞系数：22 / 4()v r g 92122⋅-⋅⋅=ρρη （5）这里v 可以从球体下落过程中某一区间距离s 所用时间t 得到，这样粘滞系数为()s t r ⋅⋅-⋅⋅=g 92122ρρη （6）在实际测量中，液体并非无限扩展，且容器的边界效应对球体受到的粘滞力有影响，因此公式（1）需要考虑这些因数做必要修正．对于在无限长，半径为R 的圆柱形液体轴线上下落的球体，修正后的粘滞力为⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅+⋅⋅⋅⋅=R r r v F 4.2161ηπ （7）这样公式（6）变为()R r s t g r ⋅+⋅⋅⋅-⋅⋅=4.21192122ρρη （8）如果考虑到圆柱形液体的长度L 并非无限长，还有r /L 量级的进一步修正．【实验仪器】 F 3F 1+F 2图1 液体中小球受力分析图落球法粘滞系数测定仪（见图2）、小钢球、蓖麻油、米尺、液晶数显千分尺、游标卡尺、液体密度计、电子天平、电子秒表和温度计等．【实验内容】1．调整粘滞系数测定仪（1）调整底盘水平，在底盘横梁上放重锤部件，调节底盘旋纽，使重锤对准底盘的中心圆点；（2）将实验架上的上，下二个激光器接通电源，可看见其发出红光．调节上、下二个激光器，使其红色激光束平行，并对准锤线；（3）收回重锤部件，将盛有被测液体的量筒放置到实验架底盘中央，并在实验中保持位置不变；（4）在实验架上放上钢球导管；（5）将小球放入钢球导管，看其是否能挡阻光线，若不能，则适当调整激光器位置．2．测量下落小球的匀速运动速度（1）测量上、下二个激光束之间的距离；（2）放小球入钢球导管，当小球落下，阻挡上面的红色激光束时，光线受阻，此时用秒表开始计时，到小球下落到阻挡下面的红色激光束时，计时停止，读出下落时间，重复测量6次以上．3．测量小钢球的密度ρ 2（1）用电子天平测量小钢球的质量m，测量一次；（2）用千分尺测其直径d，测量十次，计算平均值；（3）计算小钢球的密度ρ 2．23 / 44．用液体密度计测量蓖麻油的密度ρ 1（单次测量）．用游标卡尺测量量筒的内径D（测量六次）．用温度计测量液体温度（液体粘滞系数随温度变化很快，因此需要标明测量是在什么温度下进行的．）．5．用公式（8）计算η 值，η 值保留三位有效数据，η 的单位为kg·m-1·s-1．6．用滚筒法测量蓖麻油的粘滞系数，根据落球法的测量结果和仪器说明书，选择合适的转子和转速。

液体粘滞系数的测定实验报告

液体粘滞系数的测定实验报告一、实验目的1、了解用落球法测定液体粘滞系数的原理和方法。

2、掌握游标卡尺、千分尺、秒表等仪器的使用方法。

3、学会数据处理和误差分析。

二、实验原理当一个小球在液体中下落时，它会受到重力、浮力和粘滞阻力的作用。

在小球下落速度较小的情况下，粘滞阻力可以表示为：＼（F ＝ 6\pi\eta r v\）其中，＼（＼eta\）是液体的粘滞系数，＼（r\）是小球的半径，＼（v\）是小球下落的速度。

当小球下落时，重力减去浮力等于粘滞阻力，即：＼（mg ＼rho Vg ＝ 6\pi\eta r v\）其中，＼（m\）是小球的质量，＼（＼rho\）是液体的密度，＼（V\）是小球的体积。

当小球下落达到匀速时，加速度为零，速度不再变化，此时有：＼（mg ＼rho Vg ＝ 6\pi\eta r v_{0}＼）其中，＼（v_{0}＼）是小球匀速下落的速度。

设小球的密度为\（＼rho_{0}＼），半径为\（r\），质量\（m ＝＼frac{4}｛3}＼pi r^｛3}＼rho_{0}＼），体积\（V ＝＼frac{4}｛3}＼pi r^｛3}＼），则可得：＼（＼eta ＝＼frac{＼left( ＼rho_{0} ＼rho ＼right) g r^｛2}｝｛18 v_{0}｝＼）通过测量小球匀速下落的速度\（v_{0}＼）、小球的半径\（r\）、液体的密度\（＼rho\）和小球的密度\（＼rho_{0}＼），就可以计算出液体的粘滞系数\（＼eta\）。

三、实验仪器1、粘滞系数测定仪：包括玻璃圆筒、调平螺丝、激光光电门等。

2、小钢球：若干个。

3、游标卡尺：用于测量小球的直径。

4、千分尺：用于更精确地测量小球的直径。

5、电子秒表：用于测量小球下落的时间。

6、温度计：用于测量液体的温度。

7、镊子：用于夹取小球。

8、纯净水、酒精等不同液体。

四、实验步骤1、调节粘滞系数测定仪水平：通过调节底座的调平螺丝，使玻璃圆筒处于竖直状态，确保小球能够沿直线下落。

粘滞系数测定实验报告

一、实验目的1. 深入理解液体粘滞系数的概念及其测量方法。

2. 掌握落球法测定液体粘滞系数的原理和操作步骤。

3. 通过实验，学会使用相关实验仪器，并提高数据处理和分析能力。

二、实验原理液体粘滞系数是表征液体粘滞性大小的物理量，通常用符号η表示。

在流体力学中，斯托克斯公式描述了球形物体在无限宽广的液体中以匀速运动时所受到的粘滞阻力与速度、半径、粘滞系数之间的关系。

具体公式如下：\[ F = 6\pi \eta rv \]其中，F为粘滞阻力，η为液体粘滞系数，r为球形物体的半径，v为物体的运动速度。

当质量为m、半径为r的球形物体在无限宽广的液体中竖直下落时，受到三个力的作用：重力mg、液体浮力f和粘滞阻力F。

其中，浮力f为：\[ f = 4\pi r^3 \rho g \]其中，ρ为液体的密度，g为重力加速度。

当小球达到收尾速度v0时，粘滞阻力与重力及浮力平衡，即：\[ mg - f = F \]代入粘滞阻力公式，得到：\[ mg - 4\pi r^3 \rho g = 6\pi \eta rv_0 \]整理可得：\[ \eta = \frac{mg}{6\pi rv_0} - \frac{2\rho g}{3} \]三、实验仪器1. 落球法粘滞系数测定仪2. 螺旋测微器3. 游标卡尺4. 秒表5. 温度计6. 液体样品四、实验步骤1. 将待测液体倒入粘滞系数测定仪的容器中，确保液体表面平整。

2. 使用游标卡尺测量球形物体的直径d，并计算半径r。

3. 将球形物体轻轻放入液体中，使其自由下落。

4. 使用秒表测量小球从开始下落到到达收尾速度所需的时间t。

5. 重复步骤3和4，至少测量三次，以减小误差。

6. 使用温度计测量液体的温度，以便根据温度修正粘滞系数。

7. 计算小球收尾速度v0和液体粘滞系数η。

五、实验结果及数据处理1. 记录实验数据，包括球形物体的半径r、液体温度t、下落时间t、重力加速度g等。

液体粘滞系数的测量

电子秒表手动测量时 U L 1mm 激光计时器自动测量时 U L 0.5mm
粘滞系数的不确定度为：
U1 1 (
U
液
液
) 2 4(
Ud d
)2 (
Ut t1
1
)2 (
UL L
)2
1.045 (
0.02 2 0.002 103 2 0.01 2 1.0 103 2 2 ) ( ) ( ) ( ) 6.906 103 2.492 103 8.52 17.45 102
F
6 rv
（1）
上式称为斯托克斯公式，其中 r 是小球的半径；称为液体的粘度，其单位是 Pa s 。小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力也不大；但随着下落速度的增大，阻力也随之增大。最后，三个力达到平衡，即
m g
液
gV 6 vr
于是，小球作匀速直线运动，由上式可得：
项目
次数
1 2.498 2.496 2.497
2 2.497 2.498 2.498 8.46 9.78
5 2.496 2.497 2.498 8.37 9.83
平均
钢球直径 d（mm）秒表计时 t1 （s）计数器计时 t 2 (s)
2.497
8.53 9.93
8.52 9.85
六、数据处理与实验结果 1、秒表计时的数据处理
1.036 0.032 0.033 0.04( Pa s)
所以： 2 2 U 1.04 0.04( Pa s )
2
【实验注意事项】 1. 读温度时不要将温度计提出瓶外 2. 小钢球沾上蓖麻油后，未用小毛巾擦干净前，禁止丢入导管内。 3. 实验结束后，用磁铁一次性将钢球全部吸出，而后擦干净放回，中途不得吸取小球。 4. 实验中不要碰玻璃桶，否则要重新调整。

液体黏滞系数的测定实验报告

液体黏滞系数的测定实验报告一、实验目的1、学习和掌握用落球法测定液体黏滞系数的原理和方法。

2、了解斯托克斯定律的应用条件。

3、熟悉秒表、游标卡尺、千分尺等测量仪器的使用。

二、实验原理当一个小球在液体中下落时，它会受到重力、浮力和黏滞阻力的作用。

在小球下落速度较小时，黏滞阻力可以用斯托克斯公式表示：＼（F ＝6πηrv\）其中，＼（F\）为黏滞阻力，＼（η\）为液体的黏滞系数，＼（r\）为小球半径，＼（v\）为小球下落速度。

小球在液体中下落时，当重力、浮力和黏滞阻力达到平衡时，小球将以匀速下落，此时有：＼（mg Vρg 6πηrv ＝ 0\）其中，＼（m\）为小球质量，＼（V\）为小球体积，＼（ρ\）为液体密度。

由于小球体积\（V ＝＼frac{4}｛3}＼pi r^3\），质量\（m ＝＼frac{4}｛3}＼pi r^3ρ_0\）（＼（ρ_0\）为小球密度），整理可得：＼（η ＝＼frac{（ρ_0 ρ)g}｛18v}d^2\）其中，＼（d\）为小球直径。

因此，只要测量出小球的直径\（d\）、下落的速度\（v\）、液体和小球的密度\（ρ\）、＼（ρ_0\），以及重力加速度\（g\），就可以计算出液体的黏滞系数\（η\）。

三、实验仪器1、玻璃圆筒：内径约为 10cm，高度约为 50cm。

2、小钢球：直径约为 1mm 至 2mm 之间。

3、游标卡尺：精度为 002mm，用于测量小球直径。

4、千分尺：精度为 001mm，用于测量小球直径。

5、秒表：精度为 01s，用于测量小球下落时间。

6、温度计：用于测量液体温度。

7、电子天平：用于测量小球质量。

8、支架、细线等。

四、实验步骤1、用电子天平测量小球质量，多次测量取平均值。

2、用游标卡尺和千分尺分别测量小球直径，各测量五次取平均值。

3、将玻璃圆筒装满待测液体，放置在支架上，调整圆筒使其竖直。

4、用细线将小球悬挂在圆筒上方，使其自然下垂，然后轻轻放入液体中。

液体粘滞系数实验报告

一、实验目的1. 理解液体粘滞系数的概念及其在流体力学中的重要性。

2. 掌握落球法测定液体粘滞系数的原理和实验步骤。

3. 通过实验，加深对斯托克斯定律的理解，并验证其在实际应用中的准确性。

二、实验原理液体粘滞系数是表征液体粘滞性的一个物理量，其大小反映了液体流动时内部分子间摩擦力的大小。

本实验采用落球法测定液体粘滞系数，其原理基于斯托克斯定律。

斯托克斯定律指出，当一球形物体在无限宽广的液体中以速度v运动，且不产生涡流时，所受到的粘滞阻力F与速度v成正比，与球体半径r的平方成正比，与液体粘滞系数η成反比。

具体公式如下：F = 6πηrv其中，F为粘滞阻力，η为液体粘滞系数，r为球体半径，v为球体运动速度。

当球体在液体中下落时，受到三个力的作用：重力mg、浮力f和粘滞阻力F。

当球体达到终端速度v0时，这三个力达到平衡，即：mg = f + F将斯托克斯定律中的粘滞阻力代入上式，得到：mg = f + 6πηrv0由于浮力f = ρgV，其中ρ为液体密度，V为球体体积，将浮力表达式代入上式，得到：mg = ρgV + 6πηrv0化简得：v0 = (2ρgV / 9πηr)由此，通过测量球体的半径、液体密度和终端速度，可以计算出液体的粘滞系数。

三、实验仪器与材料1. 球形钢球（直径约5mm）2. 玻璃圆筒（内径约20mm，高度约30cm）3. 温度计4. 秒表5. 液体（水、甘油等）6. 精密天平四、实验步骤1. 准备实验装置，将玻璃圆筒放置在水平桌面上，确保圆筒竖直。

2. 在圆筒内加入待测液体，液面高度约为圆筒高度的一半。

3. 用天平测量球形钢球的质量，记录数据。

4. 用游标卡尺测量球形钢球的直径，记录数据。

5. 用温度计测量液体温度，记录数据。

6. 将球形钢球轻轻放入圆筒内，开始计时，记录球体达到终端速度时所用时间t。

7. 重复步骤6，至少测量3次，取平均值作为实验结果。

五、数据处理与结果分析1. 根据实验数据，计算球体体积V = (4/3)πr³。

讲义：液体粘滞系数的测定

实验N 液体粘滞系数的测定各种流体（液体、气体）都具有不同程度的粘性。

当物体在液体中运动时，会受到附着在物体表面并随物体一起运动的液层与邻层液体间的摩擦阻力，这种阻力称为粘滞力（粘滞力不是物体与液体间的摩擦力）。

流体的粘滞程度用粘滞系数表征，它取决于流体的种类、速度梯度，且与温度有关。

液体粘滞系数的测量非常重要。

例如，人体血液粘度增加会使供血和供氧不足，引起心脑血管疾病；石油在封闭管道长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，在设计管道前必须测量被输石油的粘度。

液体粘滞系数的测量方法有毛细管法、圆筒旋转法和落球法等。

本实验采用落球法测定液体的粘滞系数。

【实验目的】1.了解用斯托克斯公式测定液体粘滞系数的原理，掌握其适用条件；2.掌握用落球法测定液体的粘滞系数。

【预备问题】1.如何判断小球作匀速运动？如何测量小球的收尾速度？2.为什么实验中不能用手摸圆筒，不能正对并靠近圆筒液面呼吸？3.为什么在实验过程中要保持待测液体的温度稳定？【实验仪器】液体粘滞系数测定仪、螺旋测微计、游标卡尺、温度计、小钢球、待测液体等。

【实验原理】如图1所示，当质量为m 、体积为V 的金属小球在密度为ρ液的粘滞液体中下落时，受到三个铅直方向的力作用：重力mg 、液体浮力f=ρVg 和液体的粘性阻力F 。

假设小球半径r 和运动速度v 都很小，而且液体均匀且无限深广，则粘滞阻力F 可写为：v r F 6ηπ= (1)式（1）称为斯托克斯公式。

其中η 称为液体的粘滞系数，单位为Pa ⋅s （帕•秒），它与液体的性质和温度有关。

小球开始下落时，速度v 很小，阻力F 不大，小球加速向下运动。

随着小球下落速度的增大，粘滞阻力逐渐加大，当速度达到一定值时，三个力达到平衡，即：vr Vg mg πηρ6+=液（2）此时小球以一定速度匀速下落，该速度称为收尾速度,记为v 收。

由式（2）可得：收液rv g V m πρη6)(-=（3）要测η ，关键要测准收尾速度v 收。

液体粘滞系数的测量

18L
（3）
m d3
6 v L
t
（4）
r d 2
式中，ρ为小球材料的密度，L为小球匀速下落的距离，t为小球下落距离L所用的时间。
第七页，共19页
二、实验原理
实验时，待测液体盛于容器中，故不能满足无限深广的条件，实验证明上式应该进行修正。
测量表达式为：
(液)gd2t 1
18L
(12.4d)
D
对于液体，粘滞系数与液体的性质，温度和流速有关。液体粘滞系数的测量在工程技术上有广泛的应用。如：机械的润滑，石油在管道中的输送，油脂涂料，
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。
小球下落
第十四页，共19页
四、实验内容
4、启动激光计时器，将小球放入钢球导管，当小球落下，阻挡上面的红色激光束，激光计时器开始记时，到小球落到阻挡下面的红色激光束时，停止记时，读出下落时间。
小球下落
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四、实验内容
5、用温度计测量油温，在全部小球下落完后再测一次油温，取其平均值。
测量油温
第十六页，共19页
四、实验内容
数据记录表格钢球密度 =
小钢球下落距离L=
荆州本地重力加速度g=
测量次数
1
蓖麻油密度s= 容器内半径R=
测量过程前后的平均室温t=
2
3
4
5
6
平均值
小钢球直径（mm）
电子秒表记录时间（s）
记时器记录的时间（s）
粘滞系数η

液体粘滞系数实验报告

液体粘滞系数实验报告液体粘滞系数实验报告实验目的：测量不同液体的粘滞系数，并研究其影响因素。

实验仪器：液体粘度计、热水浴。

实验原理：液体的流动受到内摩擦力的阻碍，液体的粘滞性可以通过测量在单位时间内流过单位面积的液体质量当决定。

粘滞系数η是反应液体粘滞性的量，单位为帕斯卡秒（Pa·s）。

实验步骤：1. 将待测液体倒入液体粘度计中，保持液体温度恒定。

2. 慢慢旋转液体粘度计的旋钮，使其产生流动。

3. 通过目视法测量液体在粘度计中的流动时间，并记录下来。

4. 重复以上步骤，测量各种液体的粘滞系数，并进行比较分析。

实验结果：经过多次测量并计算，得到不同液体的粘滞系数如下：- 液体A的粘滞系数：0.025 Pa·s- 液体B的粘滞系数：0.035 Pa·s- 液体C的粘滞系数：0.045 Pa·s实验讨论：从实验结果可以看出，不同液体的粘滞系数有所差异。

液体C 的粘滞系数较大，说明其粘滞性较强，流动时所受到的阻力也大。

同样的流量条件下，液体C的流动速度较慢。

液体A的粘滞系数较小，粘滞性较弱，流动时所受阻力较小，流动速度较快。

液体B的粘滞系数介于液体A和液体C之间，说明其粘滞性处于中等水平。

实验结论：不同液体的粘滞系数不同，液体的粘滞性值得研究。

粘滞系数的大小取决于液体的黏度、密度、温度等因素，在实际应用中有着重要意义。

实验改进：1. 提高实验精度，增加测量次数，减小误差。

2. 扩大液体样品的种类，比较更多不同液体的粘滞系数。

3. 研究不同温度对液体粘滞系数的影响。

参考文献：1.张某某. 测量液体粘滞系数的实验方法与结果分析[J]. 化学工程, 20xx, xx(1): xx-xx.2.李某某. 液体粘滞系数的实验测定与影响因素研究[J]. 化学技术, 20xx, xx(2): xx-xx.。

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。

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。