测定水的粘度系数
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水粘度系数的测定
——车辆工程4班 刘天威 20110402406
1.实验目的
1)掌握用落球法测定水的粘度系数。
2)掌握游标卡尺,停表等实验仪器的使用;了解一种减小实验误差的方法;学习用标准算数误差表示实验结果。
2实验仪器
玻璃圆筒内的待测水,圆筒(有两条标线N1和N2),米尺,停表,游标卡尺,镊子,培养皿,小球(3颗)。
3实验原理
在稳定流动的液体中,因为各层流体的速度不同,因而在相邻的流体层之间会产生切向力,此切向力即为粘性力。实验指出,此粘性力f 正比于两流层间的接触面积S 和该处的速度梯度dv/dx ,即
f =n (dv/dx )S
这就是牛顿粘性定律。式中,比例系数n 称为流体的粘度系数,它只与流体本身的性质和温度有关。
由于液体的粘性,物体在液体中运动时要受到液体的摩擦阻力,当小球在液体中下落时,若下落速度很小,球也很小,且液体在各方向上是无限宽广的,则由斯托克斯公式有 f =6πn r v 式中,v 是小球下落的速度,r 是小球的半径,n 是液体的粘度系数。
小球在液体中下落时,不仅受到流体的阻力,还有自身的重力和水的浮力,三力平衡时,小球等速下落。由三力平衡得
4/3 r v n 6g 3/4g r π03ππρρ+=
式中,0ρ是水的密度,可得
v 9/gr )-(220ρρ=n
因为液体放在容器中总不是无限广阔的,所以小球在无限广阔的液体中下落是不可能的。只考虑管壁的影响。由于小球作匀速运动,则v=L/t ,并以r=d/2,R=D/2,(d 是小球直径,D 是液注直径,L 是小球作匀速运动的距离)得
)
(ρρD /d 71.21L 18/t gd )-(20+=n 4实验装置
5实验步骤
1)用米尺测出小球匀速下落的距离L;
2)用游标卡尺测出小球的直径d;
3)用游标卡尺测出液注的直径D;
4)将小球置于液注中心靠近水面位置释放,用停表测出小球通过距离L所用的时间t;5)记录数据并计算得出水的粘度系数n;
6实验心得
只有认真学得理论,才能想出比较好的方法。实践是检验真理的唯一方法。