液体粘度的测定

实验二液体粘度的测定

测量液体粘度的方法很多，有落球法，扭摆法，转筒法及毛细管法。本实验所采用的落球法（也称斯托克斯法）是最常用的测量方法。

【实验目的】

•观察液体的内摩擦现象；用落球法测定液体的粘度。

•学习用比重计测定液体的密度和秒表的使用方法。

【实验仪器】

量筒、小球、秒表、米尺、螺旋测微计、游标卡尺、镊子、比重计、温度计等。

（图 2 游标卡尺）

（图3 比重计）（图4 实验全图）

【注意事项】

•实验过程中油应保持静止，油中无气泡。

•为保持实验时液体温度不变，应避免用手捧握量筒。

•量筒应铅直放置，使小球沿筒的中心线下降。

•量筒上、下部的环线标志 M

1和 M

2

应水平。

【思考题】

1. 小球在液体中的运动方程是什么，请用牛顿第二定律与微分方程求解。

2. 实验中测量误差的主要因素有哪些？小球的大小对测量结果有什么影响？

3. 如何使用计算器的统计功能计算一个测量列的标准差？

【应用提示】

在生产过程中，为确保产品质量，需要在生产线上随时检测产品各种性质的参数。如果待测物质是液体，通常需检测液体的粘度。在连续生产中测定液体粘度常选用旋转空管法。该方法不需要将待测液体从生产过程中取出，只需要把测量装置浸入待测液体，即可测量液体的粘度。

实物如图 5 所示。在旋转空管装置中有两个共轴且长度相同的外圆筒和内圆管，内圆管用金属丝悬挂。使用时，整个装置浸入待测的液体中，外圆筒与内圆管之间及内圆管里都充满待测液体。外圆筒在驱动装置作用下匀速转动，就会形成分层流动，内圆管亦在粘滞力矩的作用下转动。如要其保持不转，必须使内圆管还受到大小相等而方问相反的扭转力矩的作用。这个力矩由两部分组成：一为悬挂内圆管的金属丝受扭转产生的扭转力矩，另一个是液体作用于内圆管表面阻止内圆管转动的内摩擦力矩，其值与待测液体的粘度有关。

由于内圆管的内表面摩擦力矩对恒定的内圆管和固定的液体是恒定的，所以在实

际测量液体的粘度时，只需使外圆筒以两个不同的转速转动，分别测得悬丝的两个不同旋转角度即可求出液体的粘度。

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