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。

1.调节液体粘滞系数测定仪

（1）调测定仪底盘水平：在测定仪横梁的中部（电

磁铁位置）悬挂一重锤，调节测定仪底盘的高度旋纽，使重锤对准底盘的中心圆点。

（2）在实验架上分别安装两个激光光电门，接通激光电源，可以看见红色激光束。调节上、下两个激光发射器，使两束红色激光平行地对准铅锤线。

（3）收回重锤，将盛有蓖麻油的圆筒放置到实验架底盘中央，

图2 FN10-II 型液体粘滞系

仪器部件说明

1.底座；

2.带刻度尺立

杆；

3.光电门激光

发射器；

在实验过程中保持圆筒的位置不变。调节上、下两个激光接收器，使它们的窗口分别接收上、下两束激光。

（4）在实验架上装上电磁铁，将其电源插头接至“计时仪”后面板对应的电源插座上，接通“计时仪”电源，让电磁铁磁化。

（5）将1个小钢球投入圆筒，用钢球吸拾器在圆筒外壁将小球吸住，并沿管壁将球引导到电磁铁下端并被电磁铁吸住。

（6）让小钢球静止10秒以后，按一次计时仪的“计时键”，计时仪显示“C0.0000”，“C”表示计时仪处于计时状态，计时仪的使用方法见附录1。轻按电磁铁上方的按钮开关，看小球下落过程中计时仪是否能正常计时；若不能，则仔细调整激光光电门的位置，直到小球下落过程中能使光电门正常工作。

2.确定小球达到收尾速度时光电门的位置

（1）调节激光光电门的位置，使光电门1的激光在圆筒中轴线处距油面下方1cm处（对应图1的L1），光电门2的激光在圆筒中轴线处距底上方约5cm左右处（对应图1的L2），记录小球通过L1、L2

了测量准确，在小球投放前后各测一次油温，取平均值作为油温值T。

（4）轻按电磁铁上方的按钮开关，小球沿油筒中心轴线自由落下。小球通过第一个光电门时计时仪开始计时，小球通过第二个光电门时计时仪停止计时，计时仪显示的时间即为小球下落距离L所用时间t。

（5）同一个球重复测量6次，将时间t记录到数据表中，求出t 的平均值。并记录小球投放后的油温T2(℃)，记于表1中。

（6）换另一个半径的小钢球，重复以上实验测量6次。

4.测量油高度和小钢球直径

（1）用直尺测出油的高度H（油面至油筒底部斜面的中点），记于表1中。

（2）用钢球吸拾器将球从油中取出，洗净油污、擦拭干净。

（3）用螺旋测微器测量小球直径d，记于表2中。每个小球沿不同方向测6次，取平均值。

1ms；9.9999s，分辨率0.1ms。

2.按一次“计时键”，计时仪显示“C0.0000”，“C”表示计时仪处于计时状态。测量结束后，计时仪自动将结果存储到存储器中。测量完再按一下“计时键”，将开始下一次计时。

3.按一次“复位键”，计时仪显示清零，显示“00.0000”，但仍保留开电源后存储的测量数据。若按“复位键”5秒以上，则存储数据全部被清零。

4.最多可存储20组测量数据。若测量超过20组，则后面储存的数据将依次覆盖前面储存的数据。

5.按一次“查询键”，计时仪显示一组存储数据，即显示测量次数与对应的测量时间。