落球法测定液体的黏度
用落球法测定液体的粘度
用落球法测定液体的粘度实验目的1．根据斯托克斯公式，用落球法测液体的粘度。
2．学习间接测量结果的误差估算。
实验仪器玻璃圆筒，小钢球，停表，螺旋测微器，直尺，温度表，镊子，提网（或磁铁），待测液体（甘油或蓖麻油）。
实验原理在液体内部，不同流速层的交接面上，有切向相互作用力，流速大的一层受到的力和它的流速方向相反，使之减速；流速小的一层受到的力和它的流速方向相同，使之加速。
这样，相互作用的结果，使相对运动减慢。
流体的这种性质就是粘滞性。
这一对力称为内摩擦力，也称为粘滞力。
当半径为r的光滑球形固体，在密度为粘滞系数为且液面为无限宽广的粘滞流体中以速度V运动时，若速度不大、球较小、液体中不产生涡流，则小球受到的粘滞力为F=6rV当密度为，体积为V体的小球在密度为的液体中下落时，作用在小球上的力有三个：重力P=V体g；液体的浮力f =V体g ，液体的粘滞阻力F=6rV这三个力都在同一铅直线上，如图4—1所示。
球开始下落时的速度很小，所受的阻力不大，小球加速下降，随着速度的增加，所受的阻力逐渐加大。
当速度达到一定值时，阻力和浮力之和将等于重力，即V体g =V体g+6rV此时小球的加速度为零，匀速下降，这个速度称为收尾速度(或平衡速度)。
将V体=代入上式可得(-)g=3Vd所以=(4-1)式中d=2r为小球的直径。
实验时使小球在有限的圆形油筒中下落，液体不是无限宽广的，考虑到圆筒器壁的影响，应对斯托克斯公式加以修正，式(4—1)变为=(4-2)式中，D为圆筒的内径，h为筒内液体的高度，d为小球直径。
实验测定时，由于d<<h，则式(4-2)分母中的(1+)1,该式可改写成=(4-3)由上式可以测定，在国际单位制中的单位是Pa·S。
实验内容及步骤1．实验采用大小相同的小钢球，用千分尺（关于千分尺的使用参见实验一）测出其中一个小球的直径，并在不同的方向上测8次，求其平均直径。
注意千分尺的零点读数。
用落球法测定液体的粘度
用落球法测定液体的粘度液体的粘度是指液体阻碍内部流动的程度，也就是流体的黏性。
粘度与许多物理特性相关，例如温度、压力、表面张力、密度、化学成分等。
多种方法可以测量液体的粘度，其中一种常见的方法是落球法。
落球法是一种简单有效的测量液体粘度的方法，它通常可以用来测量各种常见液体的粘度。
落球法的原理是根据斯托克斯定理，利用小球在液体中的沉降速度与液体粘度和密度间的关系来计算液体的粘度。
落球法测定液体粘度需要采用一组实验器材，包括落球粘度仪、温度计、粘度球、毫升量筒、计时器等。
落球粘度仪是一种专门用于测量液体粘度的仪器，它包括一个透明的粘度杯和一个小球，小球沿着杯壁向下滑落并记录下滑落时间。
粘度杯的材质通常是玻璃或聚合物，它们的形状和尺寸标准化，并且有精确的容积和口径尺寸。
落球仪的小球通常是钢球或玻璃球，而球的大小和重量也是标准化的。
在进行落球法测定液体粘度的实验前，应先将实验室温度调整到标准温度，通常为20℃或25℃。
然后，将液体倒入粘度杯中，并用毫升量筒测量液体的体积。
接着，将温度计放入液体中，等待几分钟使液体温度稳定。
然后将粘度球轻轻放入液体中，让它沿杯壁向下滑落，记录下滑落时间。
这个过程应该进行数次以提高测量的准确度。
每次测量后应将杯清洗干净，重新倒入液体进行下一轮测量。
η = (ρ - ρ0) g t / (2R(v - v0))其中，η表示液体的粘度，ρ和ρ0分别是液体和环境的密度，g是重力加速度，t是球从杯口滑落到指定位置所花费的时间，R是球的半径，v和 v0分别是粘度球在液体中下落时的速度和初始速度，同时也是带入实验数据中的两个个实际测量值。
如果要得到更准确的液体粘度测量结果，还需考虑到一些误差因素，如液体温度、环境温度、液体的气味、表面张力等。
要尽可能去除误差因素，可以做好实验操作流程，准确记录数据并多次重复实验以提高测量的准确度。
总之，落球法是测量液体粘度的一种有效和方便的方法，它可以用于多种常见液体的粘度测量。
【大学物理实验(含 数据+思考题)】仿真实验 落球法测定液体的粘度
仿真实验 / 落球法测定液体的粘度一、实验目的（1）观察液体的粘滞现象；（2）用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘度；（3）巩固使用基本测量仪器的技能；（4）了解PID温度控制的原理。
二、实验仪器变温黏度测量仪，ZKY-PID温控实验仪，停表，螺旋测微器，钢球若干，金属镊子。
三、实验原理1.落球法测定液体黏度原理一个在静止液体中下落的小球受到重力、浮力和黏滞阻力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黏滞阻力的斯托克斯公式：（1）（1）式中d为小球直径。
由于黏滞阻力与小球速度v成正比，小球在下落很短一段距离后，所受外力达到平衡，小球将以匀速下落，此时有：（2）式中ρ为小球密度，ρ为液体密度。
由（2）式可解出黏度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，此时黏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）当小球的密度较大，直径不是太小，而液体的黏度值又较小时，小球在液体会达到较大的值，奥西思-果尔斯公式反映出了液体运动状态对中的平衡速度v斯托克斯公式的影响：（5）其中，Re称为雷诺数，是表征液体运动状态的无量纲参数。
（6）当Re小于0.1时，可认为（1）、（4）式成立。
当0.1<Re<1时，应考虑（5）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。
考虑（5）式中1级修正项的影响及玻璃管的影响后，黏度η1可表示为：（7）由于3Re/16是远小于1的数，将1/（1+3Re/16）按幂级数展开后近似为1－3Re/16，（7）式又可表示为：（8）已知或测量得到ρ、ρ、D、d、v等参数后，由（4）式计算黏度η，再由（6）式计算Re，若需计算Re的1级修正，则由（8）式计算经修正的黏度η1。
在国际单位制中，η的单位是Pa·s（帕斯卡·秒），在厘米，克，秒制中，η的单位是P（泊）或cP（厘泊），它们之间的换算关系是：1Pa·s=10P=1000cP （9）2.PID条件控制PID调节是自动控制系统中应用最为广泛的一种调节规律，自动控制系统的原理可用图1说明。
用落球法测定液体粘度分析
用落球法测定液体粘度分析
一、简介
落球法是一种用于测量液体粘度的方法，它可以测量出微小的液体粘
度变化。
落球法原理是基于流体力学的理论，理论上，可以通过测量放入
液体中的球体的落速来确定粘度。
根据实际测量获得的实测数据，液体的
粘度可以由其临界落距和所记录的时间计算出来。
换句话说，落球法可以
帮助理解液体的流变性，以及在液体状态时的物理变化。
二、原理
落球法的原理是流体力学理论。
理论上，可以通过测量放入液体中的
球体的落速来确定粘度。
落球法是基于Stoke's Law来计算液体粘度。
Stoke's Law用于计算均匀流体在球体流动时的阻力。
在Stoke's Law中，临界半径表示球体在液体中的阻力大小。
因此，可以通过测量球体在液体
中的落速来确定临界半径，从而推导出液体的粘度。
在落球法中，实验者通常可以在一个液体中测量几个球体的落速以求
得准确的结果。
这些球体的大小通常介于2mm到25mm之间。
球体的大小
影响着测试中计算出的粘度值。
因此，不同大小的球体应该在实验中一起
使用，以确保测试的精度和准确性。
三、实验
落球法实验需要一个容器，这个容器可以是一个深度足够的烧杯、玻
璃杯或是一个管道。
实验室要求容器必须是透明的，因为实验中需要观察
球体的运动。
液体粘度的测量(落球法)
液体粘度的测量(落球法)
落球法是一种测量液体粘度的方法，它通过观察液体中球体的时间落体来确定液体的粘度。
这种测量方法主要使用落球法检测仪和一种重量比较小的，新鲜的球体计算液体的粘度。
落球度测量方法的基本原理是：通过观察液体中球体的竖直运动时间，测量液体的粘度，这是一种粘度测量方法，可以在管子里进行实验测量。
落球法不仅可以测量液体的粘度，还可以测量狭窄管内液体的浊度、混合度等性能参数。
落球测量过程主要包括以下几个步骤：
1.调整落球仪：相兹设定和测量范围。
2.样品准备：将样品放入检测管，记录重量，并且确定该液体是否为新鲜的球体。
3.测量液体的粘度：放入质量较低的球体，让它穿过液体，用测量仪测量它从另一端到达的时间来确定液体的粘度
4.结果分析：根据测量仪测到的由球体穿过液体管道的时间，计算出液体的粘度值。
落球测量方法的主要优点是它可以快速准确地测量液体的粘度，并且灵敏度高，它也可以用于测量液体的浊度、混合度等性能参数。
然而也存在一些缺点，比如在测量受外界压力影响大的液体中，落球法的准确性会下降，这需要对数据进行重新处理才能获得准确的结果。
落球测量方法在实验重复性方面表现不错，并且可以用于实时非破坏性测量，这是此类测量方法的显著优点之一。
落球法测定液体的粘度
实验名称 落球法测定液体的粘度组号【实验目的】学会用落球法测量液体的粘度。
【实验内容与步骤】1、 调整粘滞系数测定仪底盘水平，再仪器横梁中间部位放重锤部件，调节底盘旋钮，使重锤对准盘的中心圆点；2、 调节上下两个激光器，使其红色激光束平行地对准垂线；3、 收回重锤部分，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，放入清洁过的小球，看其落下时能否阻挡光线；若不能，则适当调整激光器的位置；5、 用读数显微镜测量10颗小球的直径，以备用；将小球放入导管，当小球落下阻挡上面的红色激光束时，电子计时仪器开始计时；小球阻挡下面的激光束时，计时结束，从而得到小球在上下两束激光之间的下落时间t ；重复测量6次以上。
6、 测量上下激光束之间的距离l ；用游标卡尺测量筒的内径D ；用钢尺测量油柱深度H ；记录实验时的温度。
【数据处理】粘滞系数的计算：()21181 2.41 1.6gd t d d lD H ρρη′−=•⎛⎞⎛⎞++⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠ 钢球的密度，液体的密度用密度计自行测量。
温度16度时，蓖麻油粘滞系数参考值37.8310/Kg m ρ′=×31.37Pa s η=•。
【预习思考题】1、 如何判断小球在做匀速运动？2、 测量的起始点是否可以选择液面，为什么？3、 用激光光电开关测量小球下落时间的方法测粘滞系数有何优点？【注意事项】1.每个小钢球在投入液体前必须先测量直径，否则投入后不能取出。
2.小钢球必须用镊子夹，不能用手拿。
3.实验所用的液体必须保持清洁，不允许掉入杂物。
4.实验时特别注意动作要轻，防止装置倾覆和液体外溅。
落球法测定液体的黏度
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6F vr πη= （1）η是液体的粘度，SI 制中，η的单位是 s Pa ⋅2. 对雷诺数的影响雷诺数R e 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 ，液体的密度为ρ0，粘度为η，圆管的直径为2r ，则 2e v rR ρη=（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： 23196(1...)161080e e F rv R R πη=+-+ （3） 式中316eR 项和2191080e R 项可以看作斯托克斯公式的第一和第二修正项。
随着R e 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 23196(1 2.4)(1 3.3)(1...)161080e e r r F rv R R R h πη=+++-+ （4） (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3204319()6(1 2.4)(1 3.3)(1...)3161080e e r r r g rv R R R h πρρπη-=+++-+ （5） 可得 202()131918(1 2.4)(1 3.3)(1...)22161080e e gd d d v R R R h ρρη-=+++-+ （6）a.当R e <0.1时，可以取零级解，则式（6）就成为200()118(1 2.4)(1 3.3)22gd d d v R hρρη-=++ （7）即为小球直径和速度都很小时，粘度η的零级近似值。
实验5落球法测定液体粘度
实验5落球法测定液体粘度
落球法测定液体粘度是一种粘度测试方法，它以一定的温度为准，在恒定的条件和一定时间内，将球形密度及测试液体充分混合，然后将球形物质在测试管内自由落体，并以时间方式测量出球形物质落体距离来测试液体的粘度。
落球法测定液体粘度的基本步骤包括：准备测试环境和主要仪器；将用于测试的球形物质（如球型钢球）放入测试管内；对球形物质进行称重；把测试管放在恒温体系中，并将恒温体系稳定在一定的温度；当测试温度达到预定温度时，将测试液体倒入测试管中；当测试液体浓度得到恒定时，打开测试管使球形物质自由落体；完成一组落球测试后，再进行一组落球测试，直到球形物质落下的距离在安全允许的范围内；记录球形物质落体距离；依据记录的落体距离使用相应的计算公式计算液体粘度；清理测试玻璃管及其他仪器设备，完成测试。
落球法测定液体粘度在应用中有它特有的特点：操作简便；精度可靠；适用于各种温度和浓度的液体；适用于包括水以外的各种液体；多种材料可以作为测定物；耗费和频率较低。
由此可以看出，落球法测定液体粘度的便捷性和非常可靠的结果使其成为测定液体粘度的一个有力工具。
然而，落球法测定液体粘度也有其缺点，如对变形物质较大粘度影响；对超粘液体测定困难，造成测量结果有偏差；测试时间比较长，一次测试只能得出一个粘度值，并不能给出温度的变化趋势；落球距离的测量结果很难准确比对；球形材料的作用不是很强，可能会影响到测量结果。
总而言之，落球法测定液体粘度具有它特有的特点和应用优势，但也有它的局限性和弊端，在应用时需要结合实际情况，合理使用，力求取得更加准确可靠的测试结果。
落球法测液体的粘度系数
05
结论与展望
实验结论
落球法是一种有效的测量液体粘 度系数的方法，通过观察小球在 液体中的自由落体运动，可以测
量出液体的粘度系数。
在实验过程中，需要注意消除空 气阻力和其他干扰因素的影响，
以确保测量结果的准确性。
本实验所测量的液体粘度系数与 文献值基本一致，证明了落球法 测液体粘度系数的可行性和准确
02Байду номын сангаас
通过测量小球在不同液体中下落 的时间，可以推算出液体的粘度 系数。
实验适用范围
该实验适用于测量牛顿型流体的粘度 系数，如水、油等。
对于非牛顿型流体，如泥浆、悬浮液 等，落球法可能不适用。
02
实验材料与设备
实验材料
01
02
03
待测液体
选择不同粘度的液体进行 测试，如水、甘油、糖浆 等。
钢球
选择直径适中的钢球，确 保其密度与待测液体相近， 以便更好地模拟自由落体 运动。
落球法测液体的粘度系数
• 实验原理 • 实验材料与设备 • 实验步骤 • 实验结果与分析 • 结论与展望
01
实验原理
粘度系数的定义
粘度系数
描述液体抵抗剪切力的能力，是流体 的重要物理性质之一。
单位
在SI单位制中，粘度系数的单位是帕秒 （Pa·s）。
落球法的基本原理
01
当小球在液体中下落时，会受到 液体的粘滞阻力作用。
数据整理与计算
数据整理
将实验过程中记录的落球时间、小球直 径、液体高度等数据整理成表格，方便 后续计算和分析。
VS
计算粘度系数
根据落球法原理，利用小球下落时间和直 径等数据，计算出液体的粘度系数。
结果分析
落球法测液体的粘度系数
落球法测液体的粘度系数落球法是一种用于测量液体粘度的方法。
它主要通过让小球在液体中自由下落的过程中测量所需时间和落程距离，来计算液体的粘度系数。
其中，落球法是一种比较简单和常用的粘度测量方法，而且由于其测量原理比较简单，因此可以在实验室中比较方便地进行。
1.测量原理落球法的测量原理主要是通过测量小球在液体中下落的时间和位移来计算其粘度系数。
在进行实验时，会让一个球体自由下落，并利用静态力学平衡原理，来计算出液体的粘度系数。
根据牛顿运动定律，我们可以得到小球在液体中的运动方程：$$m \frac{dv}{dt} = (m-\Delta m)g -F_f$$其中，m是小球的质量，g是重力加速度，$\Delta m$是小球和液体之间的位移，$F_f$是摩擦力。
由于小球的速度和加速度很小，因此我们可以近似简化为：或者：其中，$\Delta x$是小球在液体中的位移，$\eta$是液体的粘度系数，r是小球的半径，v是小球的下落速度。
通过上述公式，可以计算出液体的粘度系数。
2.实验步骤落球法的实验步骤主要可分为以下几个部分：2.1. 器材准备：首先，需要准备一个测量液体粘度的装置，该装置主要包括一个简易的底部开口的垂直透明筒，用于盛放液体，并有一条尺度以测量液面的高度。
在筒的底部有一个小洞，开口和管的内径相同，并有一个可调压轮和一个刻度尺。
此外，还需要一个质量较小的小球，并测量它的准确半径和质量。
2.2. 测量液面高度：首先，在透明筒中加入液体并将小球放入筒中，使其自由下落并逐渐适应液体。
然后利用刻度尺测量液面高度，记录下来。
此时，可初步根据液面高度和球的初始位置估算粘度系数初值。
2.3. 测量小球下落时间：首先，将小球从静止位置释放，并让其自由下落，同时用秒表测量下落所需的时间，并记录下来。
重复多次测量，取平均值。
2.5. 计算粘度系数：通过实验测量得到小球下落的时间和下落距离，就可以利用公式计算液体的粘度系数。
用落球法测定液体粘度
用落球法测定液体粘度落球法是一种常用的测定液体粘度的方法，通过测量液体中小球下落的速度和时间，可以计算出液体的粘度。
本文将详细介绍落球法的原理、实验步骤和应用及注意事项。
一、原理落球法是基于斯托克斯定律的，斯托克斯定律是在恒定的温度下，一小球在粘度为η的液体中自由下落时，它所受的阻力与小球下落速度成正比的定律。
斯托克斯定律的公式为：F=6πrηv其中，F为小球所受的阻力，r为小球的半径，v为小球下落的速度，η为液体的粘度。
将公式变形，可以得到液体粘度的计算公式：η=(ρ球-ρ液)gR^2t/18L二、实验步骤1、准备装置：将容器放在水平台上，液面应距离容器下表面4-5cm以上。
放入小球，使其静止于液面以下，距液面上部约1-2cm。
2、准备试液：将待测液体放入容器中，保证液面距小球最高处不低于10cm。
3、进行实验：用计时器记录小球下落的时间，至少测量3次后取平均值。
4、计算粘度：将测得的小球下落时间代入计算公式中，求得液体粘度。
三、应用及注意事项1、落球法可用于测定各种流体的粘度，如油、水、酒精、糊状物等。
2、采用落球法测量过程中，要保持试液恒温、无污染；小球必须光滑，直径均匀，密度稳定，并要求摆放在液面下的位置垂直于液面；为提高精度，可以将时间测量在10-20s以内。
3、测定中要保证小球的下落速度较慢，避免液体的脱水和把样品喷出。
4、落球的过程中不要摇动滴球器，水面上不应有波浪。
5、热力学稳定范围内，液体粘度随着温度升高而降低。
总之，落球法是一种可靠的测定液体粘度的方法，其原理简单、设备简便易行，并可以测量大部分液体的粘度。
用落球法测量液体的粘度实验报告
一、实验名称：落球法测量液体粘度二、实验目的：1. 了解液体粘度的基本概念及其测量方法。
2. 掌握落球法测量液体粘度的原理和实验操作。
3. 学会使用实验器材，并对实验数据进行处理和分析。
三、实验原理：落球法测量液体粘度的原理基于斯托克斯公式。
当小球在液体中匀速下落时，所受的粘滞阻力与重力、浮力达到平衡。
根据斯托克斯公式，粘滞阻力F与液体的粘度η、小球半径r和速度v之间存在如下关系：\[ F = 6\pi \eta r v \]其中，F为粘滞阻力，η为液体粘度，r为小球半径，v为小球在液体中的速度。
实验中，通过测量小球下落的时间t和距离l，可以计算出小球的速度v，进而根据斯托克斯公式求得液体的粘度η。
四、实验器材：1. 落球法液体粘滞系数测定仪2. 小球3. 激光光电计时仪4. 读数显微镜5. 游标卡尺6. 温度计7. 记录纸和笔五、实验步骤：1. 将液体倒入实验装置的容器中，确保液体高度适中。
2. 将小球放入容器中，调整激光光电计时仪，使其发射的两束激光交叉于小球下落的路径上。
3. 启动计时仪，观察小球下落过程，记录下落时间t和距离l。
4. 使用读数显微镜测量小球的直径d，在不同方位测量6次，取平均值。
5. 使用游标卡尺测量容器内径D，记录数据。
6. 记录室温。
六、数据处理：1. 根据斯托克斯公式，计算小球的速度v：\[ v = \frac{l}{t} \]2. 根据斯托克斯公式，计算液体的粘度η：\[ \eta = \frac{2\pi r^3 (g - \frac{4\pi r^2\rho}{3\rho_{\text{液}}})}{9l} \]其中，r为小球半径，ρ为小球密度，ρ_{\text{液}}为液体密度，g为重力加速度。
3. 对实验数据进行处理，分析误差来源，并对结果进行讨论。
七、实验结果与分析：1. 根据实验数据，计算液体的粘度η。
2. 分析实验误差来源，如测量误差、仪器误差等。
3. 对实验结果进行讨论，与理论值进行比较，分析实验结果的准确性。
用落球法测定液体粘度分析课件
人为因素可能导致落球时间测量存在 误差。
误差来源与减小误差的方法
01
减小误差的方法
02 使用高精度温度控制设备，确保实验过程 中温度稳定。
03
训练实验操作员，确保落球时间测量的准 确性。
04
对实验数据进行多次测量，取平均值以减 小误差。
05
注意事项与安全须知
实验中的注意事项
确保落球法测定装置的准确性和 可靠性，定期进行校准和维护。
在测量不同液体粘度时，应遵循 相同的操作步骤和实验条件，以 便进行比较和分析。
01
确保实验环境清洁，避免灰尘、 杂质等对实验结果造成影响。
02
03
在实验过程中，要保持恒定的温 度和稳定的实验条件，以获得准 确的粘度测量结果。
04
安全须知事项
在实验过程中，要穿戴适当的防护装备，如 实验服、护目镜和化学防护手套等。
通过测量小球在不同液体中下落的时间或速 度，可以计算出液体的粘度。
粘度的物理意义
粘度是描述流体流动特性的物理 量，表示流体在受到外力作用时
抵抗剪切变形的能力。
粘度通常用动力粘度（η）或运 动粘度（ν）表示，其单位分别 为帕·秒（Pa·s）和平方米每秒（
m²/s）。
不同流体在不同温度和压力下的 粘度不同，粘度与流体的分子结
构和分子间的相互作用有关。
粘度与流动性的关系
01
粘度与流动性呈反比关系，即粘度越大，流动性越差。
02
在工业生产中，液体的粘度对工艺流程、产品质量和能耗等方
面都有重要影响。
了解液体的粘度对于优化生产过程、提高产品质量和降低能耗
03
具有重要意义。
02
实验设备与材料
落球法测定液体的粘度实验【精品-doc】
落球法测定液体的粘度实验
一、注意事项：
1．由于要用镊子夹起小钢球在最接近液面中心的地方下落，所以实验过程中往往不小心使镊子接触到液面，粘上油渍，如果不擦干净再去夹小球，就会使盒中小球不能保持清洁，影响实验结果。
2．千分尺使用时切忌用力，测量物体时旋至听到“咔咔“的声音就可以读数了，不要再用力推进旋杆，以免损坏。
3．读蓖麻油密度时，不需将密度计提出液面，读蓖麻油的温度时，温度计提起读完数据，轻轻放入油中，切忌将温度计靠量筒壁放下，以免温度计上的蓖麻油沿外筒壁沥出。
二、故障及排除方法：
1．现象：千分尺零点偏离太大。
原因：使用量太大。
排除方法：经常检查千分尺，就需要拆开重新调整。
2．现象：秒表无法计停。
原因：使用量太大，弹片容易损坏。
排除方法：更换弹片。
3．现象：小球不清洁，影响实验结果。
原因：小球粘上油渍。
排除方法：小钢球应及时从量筒中捞出，用酒精清洗干净，实验完毕后要及时用盖遮住筒口以免灰尘落入油中。
【精品】大学物理实验落球法测定液体的粘度
【精品】大学物理实验落球法测定液体的粘度实验目的：通过落球法测定液体的粘度。
实验仪器：落球粘度仪、颜色片。
实验原理：液体的粘度指的是液体分子间相互作用力对流体内部运动的阻力大小。
落球法是利用液体对流体内部运动的阻力大小来测定液体的粘度的一种常用方法。
其原理如下：落球粘度仪由一个测试组件和一个控制组件组成。
测试组件由一个重锤和一个比重略大的小球构成。
控制组件由一个液体槽和一个恒温水槽组成。
当小球自液体面上沉下时，液体分子与小球表面分子发生作用，从而对小球产生一个与速度方向相反的阻力，经过一定时间和一定距离后，小球达到一个稳定的匀速下落状态，此时阻力与重力平衡，即：mg = 6πηrv其中，m为小球质量，g为重力加速度，η为液体粘度，r为小球半径，v为小球下落速度。
则液体的粘度可以计算为：η = mgr / 6πv实验步骤：1. 将落球粘度仪放入恒温箱内，使其温度稳定在实验温度±0.1℃。
2. 用电子天平称取约0.1g的样品，精确称取并记录。
3. 打开液体槽和恒温水槽，将液体槽中的样品加热至实验温度并保存一段时间使其温度均匀。
4. 将样品注入液体槽，液面由容器上方的注液管调节。
5. 调节落球粘度仪上方的位置调节装置，使小球的高度与液面齐平。
6. 将小球释放，让其沿液体表面上下运动几次，以达到使液体温度均匀，减小粘度垂直温度梯度的效果。
7. 调整溢流管高低位置，使小球下落速度适当，不宜太快或太慢，以便观测作图。
8. 开始实验，记录下落时间和下落距离，每组数据记录3次并取平均值。
9. 测定液体的密度，可以用密度计或称样取其体积计算得到。
注意记录实验温度及大气压力。
10. 按照实验原理计算液体的粘度，并将所得粘度值转换为标准状态下的粘度。
实验注意事项：1. 实验过程中，应注意保持恒温水槽中恒温水的温度和水位，确保落球粘度仪始终处于恒温状态。
2. 实验过程中，小球在液体表面上下移动时，注意不要造成液面波动，并注意小球的方向和位置。
落球法测定液体在不同温度的粘度
落球法测定液体在不同温度的粘度一、实验目的1.用落球法测量不同温度下蓖麻油、酒精、水的粘度2.练习用停表计时，用螺旋测微器测直径二、实验仪器温控仪、落球法测粘度系数实验仪、停表、螺旋测微器、钢球若干三、实验原理1.落球法测定液体的粘度一个在静止液体中下落的小球收到重力、浮力和粘滞阻力的作用，如果小球的速度很小，且液体在各个方向上都是无限广阔的，则粘滞阻力的斯托克斯公式：F=3πηvd （1）（1）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时间后达到平衡，以V0匀速下落，此时有（2）小球在液体中下落，速度很小，球的半径也很小，可以归结为雷诺数Re很小，即式中为液体的密度。
当液体相对于小球处于层流运动状态时，解方程过程中可略去Re的非线性项。
如果考虑Re的非线性项，Stokes公式修正为奥西恩-果尔斯公式4．η的表示前面我们讨论了粘滞阻力f与小球的速度、几何尺寸、液体的密度、雷诺数、粘滞系数等参量之间的关系，但在一般情况下粘滞阻力f是很难测定的。
因此，还是很难得到粘滞系数。
这里，我们考虑这么一种情况：（3）小球在液体中下落时，重力、浮力和粘滞阻力都在铅直方向上，重力方向向下，而浮力和粘滞阻力向上，阻力随着小球的速度增加而增加。
显然，小球从静止开始作加速运动，当小球的下落速度达到一定大小时，这三个力的合力等于零。
然后，小球以匀速下落。
则由式（4）得：四、实验步骤1.检查仪器后面的水位管，将水箱水加到适当值平常加水从仪器顶部的注水孔注入。
若水箱排空后第一次加水，应该用软管从出水孔将水经水泵加入水箱，以便排除水泵内的空气，避免水泵空转2.设定PID参数本仪器已是适宜参数，无需调节3.测定小球直径用螺旋测微器测定小球直径，将数据记入表1.4.测定小球在液体中的下降速度并计算粘度温控仪温度达到设定值时再等十分钟，使样品中的待测液体温度与加热水温完全一致。
用挖油勺盛住小球沿样品管中心轻轻放入液体，观察小球是否沿中心下落，若样品管倾斜，应调节其铅直。
落球法测定液体的粘度实验报告
落球法测定液体的粘度实验报告引言液体的粘度是指液体内部分子间相互作用力的体现，是液体流动的阻力。
粘度的大小与液体的流动性直接相关，因此，了解液体的粘度是非常重要的。
本实验利用落球法测定了不同液体的粘度，并分析了实验结果。
实验目的1.了解粘度的概念及其测量方法；2.掌握落球法测定液体粘度的实验技巧；3.分析不同液体粘度之间的差异。
实验原理落球法是一种常用的测量液体粘度的方法，其基本原理如下：当实验液体被塞于粘度计中，使其上端与液面相平，此时，在液体中自由下落的小球受到上方液体的阻力，下方重力的作用。
液体的粘度越大，阻力越大，小球下落速度越慢。
实验过程中，我们将测量不同液体中小球的下落时间，并通过计算得出其粘度。
实验步骤1.准备实验所需材料和仪器：粘度计、不同液体样品(如水、甘油、汽油等)和不同尺寸的小球；2.将粘度计装入容器中，使其水平；3.用滴管或吸管将待测液体放入粘度计中，使液面与粘度计顶端平齐；4.选取一个小球，放在粘度计中，并记录下小球开始下落的时间；5.使用计时器测量小球下落至一定距离（如液面下降一定高度）的时间；6.重复步骤4-5，记录每次小球下落的时间；7.换取其他液体样品和不同尺寸的小球，重复步骤3-6；8.计算不同液体样品中小球的平均下落时间，并根据实验数据计算液体的粘度。
实验结果表格1：不同液体样品中小球的下落时间及粘度计算结果液体样品小球大小(mm)下落时间(t)(s)重复测量次数平均下落时间(t)(s)粘度(η)水110.3310.20.85Pa·s 水215.2315.0甘油17.837.70.58Pa·s 甘油213.5313.3汽油1 5.23 5.10.34Pa·s 汽油210.8310.7数据处理与分析根据实验结果，可以计算出不同液体样品的平均下落时间，并通过这些数据计算出液体的粘度。
在本实验中，我们使用了相同尺寸的小球进行测量，在同一液体中进行了多次下落时间的测量，以减少实验误差。
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。
落球法测定液体在不同温度的粘度
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6. 将投针装置的磁铁拉起，让针落下，数显表显示时间（单位为毫秒） ，按 A 键提示 修改参数，第一次显示落针的有效密度，第二次按 A 键显示蓖麻油的有效密度，第三次按 A 键显示该设定温度下的液体粘度。 7. 用取针装置将针拉起，重复测量 5 次。 8. 设定其他温度，继续加热液体测定该温度下的液体粘度，做粘度与温度关系曲线。 3 各参量值：针有效密度 ρs＝2260 Kg/m 3 o 蓖麻油密度 ρL＝950 Kg/m （t=20 C） 注意事项 1. 应让针沿圆筒中心轴线下落，在针下落过程中应保持竖直状态。 2. 用取针装置将针拉起挂在容器上端后，由于液体受到扰动，处于不稳定状态，应稍 待片刻再将针投下，进行测量。 3. 取针装置将针拉起并悬挂后， 应将取针装置上的磁铁旋转离开容器以免对针下落造 成影响。 附录：落球法测定液体在不同温度的粘度 实验目的： 1． 用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘度 2． 了解 PID 温度控制的原理 3． 练习用停表记时，用螺旋测微器测直径 实验仪器： 变温粘度测量仪，ZKY-PID 温控实验仪，停表，螺旋测微器，钢球若干 实验原理： 1． 落球法测定液体的粘度 1 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 u (t ) = K P e(t ) + TI
∫
t
0
e(t )dt + TD
de(t ) dt
（10）
式中第一项为比例调节，KP 为比例系数。第二项为积分调节，TI 为积分时间常数。第三 项为微分调节，TD 为微分时间常数。 PID 温度控制系统在调节过程中温度随时间的一般变化关系可用图 2 表示， 控制效果可
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落球法测定液体的黏度
PB 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
6F vr πη= （1）
η是液体的粘度，SI 制中，η的单位是 s Pa ⋅
2. 对雷诺数的影响
雷诺数R e 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 ，液体的密度为ρ0，粘度为η，圆管的直径为2r ，则 2e v r
R ρη
=
（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： 2
3196(1...)161080
e e F rv R R πη=+
-+ （3） 式中316
e
R 项和2191080e R 项可以看作斯托克斯公式的第一和第二修正项。
随着R e 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 23196(1 2.4
)(1 3.3)(1...)161080
e e r r F rv R R R h πη=+++-+ （4） (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
3204319()6(1 2.4)(1 3.3)(1...)3161080
e e r r r g rv R R R h πρρπη-=+++-+ （5） 可得 202()131918(1 2.4)(1 3.3)(1...)22161080
e e gd d d v R R R h ρρη-=+++-+ （6）
a.当R e <0.1时，可以取零级解，则式（6）就成为
200()1
18(1 2.4)(1 3.3)22gd d d v R h
ρρη-=++ （7）
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<R e <0.5时，可以取一级近似解，式（6）就成为
201()31
(1)1618(1 2.4)(1 3.3)22e gd R d d v R h
ρρη-+=++
它可以表示成为零级近似解的函数： 1003
16
dv ηηρ=-
（8） c.当R e >0.5时，还必须考虑二级修正，则式（6）变成
2202()3191
(1)16108018(1 2.4)(1 3.3)
22e e gd R R d d v R h
ρρη-+-=++ 或 2
0211
119[11()]2270dv ρηηη=
++ （9） 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R e ，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/cm 14.80 11.90 9.00 6.00 3.10
时间t/s 0.76 0.79 0.79 0.79
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h 1/cm 3.1 3.15 3.12 1600mL 刻度对应的高度h 2/cm 11.9 11.9
11.93
实 验 报 告
则有：
匀速区有平均值3
1
18.787cm 3i i l l ===∑
其标准差0.026cm l σ==
有：大球直径的平均值：6
111
10.3966cm 6i i d d ===∑
其标准差有10.0011d cm σ== 中球直径的平均值：6
221
10.2372cm 6i i d d ===∑
其标准差有2
0.0001d cm σ==
小球直径的平均值：6
331
10.1580cm 6i i d d ===∑
其标准差有30.0001d cm σ== 大球质量的平均值：6
111
10.2570g 6i i m m ===∑
其标准差有1
0.0008m g σ==
则可得大球的密度为3
3111
47.8702g/cm 32d m ρπ⎛⎫
== ⎪⎝⎭
中球质量的平均值：6
221
10.0548g 6i i m m ===∑
其标准差有2
0.0002m g σ==
则可得中球的密度为3
3222
47.8448g/cm 32d m ρπ⎛⎫
== ⎪⎝⎭
小球质量的平均值：6
331
10.0162g 6i i m m ===∑
其标准差有3
0.0003m g σ==
则可得小球的密度为3
3333
47.8733g/cm 32d m ρπ⎛⎫
== ⎪⎝⎭
大球通过匀速区的时间有平均值6
111
1 2.058s 6i i t t ===∑
其标准差有1t 0.041s σ== 则可求得大球通过匀速区的速度有：11
0.0427m/s l
v t =
= 中球通过匀速区的时间有平均值6
221
1 5.355s 6i i t t ===∑
则可求得中球通过匀速区的速度有：22
0.0164m/s l
v t =
= 其标准差有2t 0.043s σ== 小球通过匀速区的时间有平均值6
331
111.758s 6i i t t ===∑
实 验 报 告
核科学技术学院 2010 级 学号 PB 姓名 张浩然 日期 2011-5-25
其标准差有2t 0.149s σ==
则可求得小球通过匀速区的速度有：33
0.00747m/s l
v t =
=
直径有平均值：3
1
1228.0913i i R R cm ===∑
其标准差有2
0.008cm R
σ==
液体高度有平均值：3
1
117.433i i h h cm ===∑
其标准差有0.06cm h σ
== 液体密度有平均值：33
001
10.9529/3i i g cm ρρ===∑
其标准差有0
30.0001g/cm ρσ==
则可得温度平均值有：()1231.4352
T T T C =
+=︒ 其标准差：0.035C T σ==︒
6.利用式(7)计算0η： 则有，
2
101
01111()10.84Pa s 18
(1 2.4)(1 3.3)
22gd d d
v R h ρρη-=
=⋅++
2
202
02223()1
0.82Pa s 18
(1 2.4)(1 3.3)
22gd d d
v R h ρρη-=
=⋅++
2303
03333()10.83Pa s 18
(1 2.4)(1 3.3)
22gd d d
v R h
ρρη-=
=⋅++
可求得雷诺数有：
101
101
0.191
e v d R ρη=
=
202
202
0.045
e v d R ρη=
=
303
303
0.014e v d R ρη=
=
则对于01η应该有一级修正：201()31
(1)1618(1 2.4)(1 3.3)
22e gd R d d v R h
ρρη-+=++ 可得：1013
(1)0.81Pa s 16
e R ηη=+
=⋅ 对于02η和03η应该有零级修正： 即：2020.82Pa s ηη==⋅
3030.83Pa s ηη==⋅
七、思考与讨论：
思考题2：设容器内N 1和N 2之间为匀速下降区，那么对于同样材质但直径较大的球， 该区间也是匀速下降区吗？反过来呢？
答:
(1).对于同样材质但直径较大的球，该区间不一定是匀速下降区。
因为较大的球的加速区域较长，所以当它到N1时可能还在加速下落。
(2)但对于较小的球来说加速区域较短，则到该区域时一定是匀速下落的。