讲义：液体粘滞系数的测定
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。
液体粘滞系数的测定
实验项目介绍实验资料：实验名称：落球法液体粘滞系数测定指导教师：kunter可预约计划：0 执行教室：1实605实验类型：综合实验仪器：FD-VM-Ⅱ落球法粘滞系数测定仪仪器套数：6准备天数：3实验介绍：用落球法测定液体的粘滞系数一、实验目的和意义液体都具有粘滞性，液体的粘滞系数（又称内摩擦系数或粘度）是液体粘滞性大小的量度，也是粘滞流体的主要动力学参数。
研究和测定流体的粘滞系数，不仅在物性研究方面，而且在医学、化学、机械工业、水利工程、材料科学及国防建设中都有很重要的实际意义。
例如，现代医学发现，许多心血管疾病都与血液粘度的变化有关，血液粘度的增大会使流入人体器官和组织的血流量减少，血液流速减缓，使人体处于供血和供氧不足状态，可能引发多种心脑血管疾病和其他许多身体不适症状，因此，测量血液粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。
又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。
液体的粘度受温度的影响较大，通常随着温度的升高而迅速减小。
测定粘滞系数的方法有多种，如转筒法、毛细管法、落球法等。
转筒法，利用外力矩与内摩擦力矩平衡，建立稳定的速度梯度来测定粘度，常用于粘度为0.1～100的流体；毛细管法，通过一定时间内流过毛细管的液体体积来测定粘度，多用于粘度较小的液体如水、乙醇、四氯化碳等；落球法，通过小球在液体中的匀速下落，利用斯托克斯公式测定粘度，常用于粘度较大的透明液体如蓖麻油、变压器油、机油、甘油等。
本实验学习用落球法测定蓖麻油的粘滞系数，如果一小球在粘滞液体中铅直下落，由于附着于球面的液层与周围其他液层之间存在着相对运动，因此小球爱到粘滞阻力，它的大小与小球下落的速度有关。
当小球作匀速运动时，测出小球下落的速度，就可以计算出液体的粘度。
二、参考资料1、黄秉鍊·大学物理实验·长春：吉林科学技术出版社，2003，P65-68；2、沈元华等·基础物理实验·北京：高等教育出版社，2003，P119-122；3、阎旭东等·大学物理实验·北京：科学出版社，2003，P63-65；4、李天应·物理实验·武汉：华中理工大学出版社，1995，P100-102；5、王惠棣等·物理实验·天津：天津大学出版社，1997，P137-144；6、吴锋等·大学物理实验教程·北京：化学工业出版社，2003，P84-86。
实验三 液体粘滞系数的测定
实验三 液体粘滞系数的测定方法一： 用乌式粘度计测定酒精的粘滞系数[实验目的]1． 1． 进一步巩固和理解粘滞系数的概念。
2． 2． 学会一种测定粘滞系数的方法。
[实验器材]粘度计、铁架台、秒表、温度计、打气球、玻璃缸、蒸馏水、酒精、量杯。
[仪器描述]如图3-1所示，粘度计是由三根彼此 相通的玻璃管A 、B 、C 构成。
A 管经一胶 皮管与一打气球相连，A 管底部有一大玻 璃泡，称为贮液泡；B 管称为测量管，B 管 中部有一根毛细管，毛细管上有一大和一 小两个玻璃泡，在大泡的上下端分别有刻 线N 、N ′；C 管称为移液管，C 管上端有 一乳胶管，为的是在C 管处设置夹子。
整个实验是在装满水的玻璃缸中进行。
[实验原理]图3-1乌式粘度计一切实际液体都具有一定的“粘滞性”，当液体流动时，由于粘滞性的存在，不同的液层有不同的流速v （如图3-2），流速大的一层对流速小的一层施以拉力，流速小的一层对流速大的一层施以阻力，因而各层之间就有内磨擦力的产生，实验表明，内磨擦力的大小与 相邻两层的接触面积S 及速度梯度d v /d y 成正比，即η=F ·y vd d ·S式中的比例系数η叫做粘滞系数，又叫内磨擦系数。
不同的液 体具有不同的粘滞系数。
一般情况下，液体的η值随温度的升高而减少。
在国际单位制中，η的单位为帕·秒（Pa ·s ）。
图3-2速度梯度当粘滞液体在细管中作稳恒流动时，若管的半径为R ，管长为L ，细管两端的压强差为ΔP 1 ，液体的粘滞系数为1η，则在时间t 1内液体流经细管的体积V 可依泊肃叶公式求出：11148t ⋅∆⋅⋅⋅=P L R V ηπ（3-1）同理，对于同一细管，若换用另一种粘滞系数为2η的液体，并假设这时细管两端的压强差为ΔP 2，体积仍为V 的液体流经细管所需时间为t 2，则有：22248t ⋅∆⋅⋅⋅=P L R V ηπ（3-2）由（3-1）式和（3-2）式得111222ηη⋅⋅∆⋅∆=t t P P（3-3）如果实验时把细管铅垂方向放置，则压强差是由重力引起的，于是121212ρρρρ=⋅⋅⋅⋅=∆∆h g h g PP （3-4）此处1ρ及2ρ是两种不同液体的密度，将（3-4）式代入（3-3）式，得111222ηρρη⋅⋅⋅=t t（3-5）可见，如果一种液体的粘滞系数1η为已知，且两种液体的密度1ρ及2ρ可查表得到，则只要测出两种液体流经同一细管的时间t 1和t 2，即可根据（3-5）式算出被测液体的粘滞系数2η. 本实验是已知水的1η值，求待测酒精的2η值。
液体粘滞系数的测定(1).ppt
作按用斯，托即克重斯力定律f重、：浮当力液f面浮和无粘限滞宽性广阻，力且f小阻。
实
球的运动速度不大，没有旋涡产生时，粘 滞阻力等于：
验
原
f阻=6r
理
式中为液体的内摩擦系数(亦称粘滞系数)； r是小球的半径；是小球的速度。粘滞系
数与液体的种类及温度有关。
当小球在液体内下落时，因为和r是一定
的，故阻力将随下落速度的增大而增大。
分别测量)。每个小球下落3次，测3个t取
平均，然后再做另一个球，直到把5个球
做完。
3. 用游标卡尺测量圆筒的内径D共3次，取平 均值。
实 验
4. 用钢直尺测出两根蓝线间距离l，求出平均
值。用比重计测出蓖麻油的密度1。小钢 球的密度由实验室给定。各量测完后再
步
用温度计测蓖麻油的温度。
骤
数 据 表 格
最后必将达到重力、浮力、阻力三者的合
力即为零。此后小球就以速度0作匀速运动，
实 验 原 理
D
f重f浮f阻=0
N1
4 3
r 3g
4 3
r
3 1 g
6 0 r
0
h0 l
2 1 gr 2 9 0
N2
图 1 实验装置图
但因液体总要放在一定的容器内，液面不 可能是无限广的。当考虑到容器壁的存在 时，应修正为：
小球 d4 下落时间 t4（s)
小球 d5 下落时间 t5（s) 本地重力加速度 g (m/s2)
小钢球密度 (kg/m3)
蓖麻油密度 蓖麻油温度
1 (kg/m3) T (oC)
9.788 7.81103
注：的国际单位为帕斯卡·秒（Pa·s）。即当各量的单位取为国际单位（g为 m/s2，d、D为m，1为kg/m3，0 为m/s) 时，的单位为帕斯卡·秒（Pa·s）。
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。
落球法测定液体不同温度的粘滞系数讲诉
实验三 落球法测定液体不同温度的粘滞系数当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，阻碍液体的相对运动，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大的液体。
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，在室温附近温度改变1˚C ，粘滞系数改变约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。
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 温度控制的原理实验原理1、落球法测定液体的粘滞系数在稳定流动的液体中，存在液体之间存在相互作用的粘滞力。
实验证明：若以液层垂直的方向作为x 轴方向，则相邻两个流层之间的内磨擦力f 与所取流层的面积S 及流层间速度的空间变化率d v /d x 的乘积成正比：S d d f xvη= (3-1) 其中η称为液体的滞粘系数，它决定液体的性质和温度。
粘滞性随着温度升高而减小。
如果液体是无限广延的，液体的粘滞性较大，小球的半径很小，且在运动不产生旋涡。
根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力f 为：v r f ⋅⋅⋅=ηπ6 (3-2)式中η称为液体的滞粘系数，r 为小球半径，ν为小球运动的速度。
若小球在无限广延的液体中下落，受到的粘滞力为f ，重力为ρVg ，这里V 为小球的体积，ρ与ρ0分别为小球和液体的密度，g 为重力加速度。
小球开始下降时速度较小，相应的粘滞力也较小小球作加速运动。
随着速度的增加，粘滞力也增加，最后球的重力、浮力及粘滞力三力达到平衡，小球作匀速运动，此时的速度ν0称为收尾速度。
液体粘滞系数的测量
为粘滞系数
小球在黏滞液体中下落，受力分析
F浮
G mg Vg
F浮 液Vg
其中，V
4 πr 3 3
G
f
f 6rv
最终受力平衡，小球匀速下落
Vg 液 Vg 6rvt
( 液 )gd / 18vt
2
收尾速度
如何满足液体无限深广条件？ 修正公式
D 游标卡尺 测量 A
1200ml
钢板尺测量
h、t
秒表测量 B
400ml
实验步骤
游标卡尺测量量筒内径。 钢板尺测量刻线A、B间的距离。 用镊子夹起小钢球，细心地放入液体粘滞系数仪中液体液面 的中心处，用停表记录小球通过刻线A、B间的时间。 另取小球重复上面的实验5次。 观察室内温度计，记下室温。 计算粘滞系数η。
其中， 代入
v h/t
d vt (1 2.4 )v D
g 9.8m / s 2
( 液 )gd 2t / 18h
(0 mm
d 18 (1 2.4 )h D
7.9 10 kg / m
3
3
液 1.1 103 kg / m 3
液体黏滞系数的测定
黏滞系数
又叫做内摩擦系数 黏滞系数是液体的一个重要参数（细胞学、 生物化学、生物学等） 测定方法：毛细管法、落球法、转筒法等
实验目的
1．了解用斯托克斯公式测定液体黏滞系数的 原理，掌握其适用条件； 2．学习用黏滞系数仪测定液体的黏滞系数；
3．熟练运用基本仪器测量时间、长度和温度；
实验器材
液体粘滞系数仪； 游标卡尺； 钢板尺； 钢球（d=2.00mm）； 镊子； 秒表； 温度计。 待测液体（密度1.1×103kg/m3）
实验二、液体粘滞系数的测定
液体粘滞系数随温度的变化而变化，因此测 量中不要用手摸量筒。
在观察小钢球通过量筒标志线时，要使视线 水平，以减小误差。
②计算小球直径的相对误差。
③根据管高求管子高度的相对误差。
④测定小钢球下落时间。 ⑤计算间接测量η的值、平均绝对误差 (要求计算过程)写出结果的表达式。
和相对误差Eη，
⑥记录液体温度，根据温度用内插法判断η的理论值。
理论值
1 (T T1 )(1 2 )
思考题：P26 1
注意事项
数据处理
实验值
( 0 ) gd t 0 / 18h
2
( 0 ) gt0 d d 1. 18 h d h 2. E ( 2 ) 100% d h
E
理论值
1 (T T1 )(1 2 )
f 粘滞
f 浮力
mg 6 r v0 g V
mg
mg 6 v0 r Vg
4 3 对于小球又有： 0V r 0 m 3
(m V ) g 6 v0 r ( 0 ) gd 2 18v0
其中ρ0和ρ分别是小球和液体的密度，d 为 小球的直径，g是当地的重力加速度。
测定粘滞系数有多种方法：本次实验采用 多管落球法来测量
实验目的
1、掌握用ND-2型液体粘滞系数仪测液 体的粘滞系数； 2、熟悉JCD3读数显微镜的使用方法；
3、观察液体的内摩擦现象，了解液体粘 度的含义。
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。
液体粘滞系数的测定
实验二 液体粘滞系数的测定【实验目的】1.学会使用Ostwald 粘滞计测定液体的粘滞系数。
2.学会正确使用温度计、秒表。
【仪器与器材】Ostwald 粘滞计1支，温度计1支，秒表1块，粘滞计架1个，注射器1支（或量筒1个），橡皮球1个，橡皮管1截，蒸馏水和纯酒精各200ml 。
【原理与说明】当液体在毛细管中作稳定流动时，如果管半径为R ，管长为L ，管两边的压强差为P ∆，在t 秒内通过的液体的体积为V ，则根据泊肃叶公式（Poiseuille's law ）, 可以求出该液体的粘滞系数η为VLPtR 84∆=πη (2-1)在国际单位制中，η的单位是s Pa ⋅。
从式（2-1）可知，同样体积的两种不同液体在同样条件下，流过同一细管，如果第一种液体流过的时间为1t ，其密度为1ρ；第二种液体流过的时间为2t ，其密度为2ρ，则从式（2-1）可以得到VL R ght VL R Pt 88411411πρπη=∆= （2-2） VLR ght VL R Pt 88422422πρπη=∆= （2-3） 用式（2-3）除以式（2-2），得到111222ηρρη⋅=t t（2-4）假定1η 、1ρ、2ρ、1t 和2t 为已知，用这种比较测量法，无需知道R 、L 和V 值就可以方便地求出2η。
本实验所采用的 Ostwald 粘滞计，简称奥氏粘滞计，如图2-1所示，它是一个U 型玻璃管，一边较粗，另一边较细。
细的一侧上有一毛细管C ，毛细管的上边有一小玻璃泡B ，B 的上、下有刻痕m 和n 。
利用橡皮球使一定体积的液体表面升高到B 泡上刻痕m 的上边为止。
因两边液面高度不同，B 泡内的液体将经毛细管C 流回A 管，液面由m 降至n 刻痕的时间t 可用秒表测得。
实验时，将奥氏粘滞计放入盛水的水槽中，以保持测量时温度的恒定。
温度可由插入水槽内的温度计T 读出 , 粘滞计可用附在支架上的夹子K 固定, 使其保持竖直。
液体粘滞系数的原理和测量
液体粘滞系数的原理和测量液体粘滞系数是一个描述液体内部流动阻力的物理量。
它是指单位面积上液体层与相邻层之间的粘滞应力与液体层流动速度梯度之比。
粘滞是指在流动过程中，液体分子之间相互作用引起的内部摩擦阻力。
当液体流动时，由于近层液体粒子与远层液体粒子之间的相互作用力，近层粒子受到远层粒子的牵引，使其速度增加。
在相邻层之间，液体内部存在速度梯度，即速度随距离的变化。
液体粘滞系数的测量方法有多种，下面将介绍几种常用的方法。
一、平板式法测量液体粘滞系数平板式法是通过在液体中夹入平板，通过测量平板下落过程中的速度来求解液体粘滞系数。
实验装置主要包括液体槽、平板和测量设备。
首先将液体倒入槽中，然后将平板缓慢地插入液体中，开始计时，当平板进入液体后，即停止计时，记录下这个时间。
根据牛顿黏滞定律，我们可以获得平板下落过程中的速度。
通过实验测量得到的数据，可以计算出液体的粘滞系数。
二、毛细管法测量液体粘滞系数毛细管法是在液体中将毛细管插入一定深度，并测量液柱高度和时间关系来求解液体粘滞系数。
首先通过调节进口控制阀进入合适的液体流量，使毛细管中液面维持稳定，然后记录下毛细管中液面的高度和时间。
通过实验测量得到的数据，可以计算出液体的粘滞系数。
三、旋转杯法测量液体粘滞系数旋转杯法是利用液体在旋转杯中产生的离心力和摩擦力来测量液体的粘滞系数。
实验装置主要包括旋转杯、电机和测力装置。
首先，将被测液体注入旋转杯中，然后通过电机驱动旋转杯旋转，测力装置测量旋转杯的转矩。
通过测力装置测得的数据，可以计算出液体的粘滞系数。
通过以上三种常用的方法，我们可以测量液体粘滞系数，进而了解液体的粘滞特性。
液体粘滞系数的测量对于工业生产和科学研究都具有重要意义。
在工业领域中，液体粘滞系数的测量可以用于衡量液体的黏稠度，从而确定液体在输送、泵送和混合等过程中的流动性能。
在科学研究中，液体粘滞系数的测量可以用于研究液体的流变学特性，从而推断液体分子结构和力学性质的变化。
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流动的液体中，各流体层的流速不同，则在互相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 ⋅但是依据粘滞定律直接测量难度很大，一般都采纳间接测量的方法。
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。
采纳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。
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互相作用力。
不同的液体这种不同液层之间的互相作用力大小是不相同的。
液体粘滞系数的测定
•同一个球重复测量6次。
•换另一个半径的小钢球，重复以上实验测量6次。
大学物理实验
四. 数据处理
理 实 100% 2.求相对误差： 理
T 0.7046 实查表或 log 0.0347
1. 求实。
五.思考题 教材：
1题（实验报告）
2题（实验报告）
3题（实验报告）
大学物理实验
液体粘滞系数的测定
一.实验任务 二.测量原理与方法 三.实验内容与步骤
斯托克斯
四.数据处理
五.思考题
大学物理实验
各种流体（液体、气体）都具有不同程度的粘性。 什么是粘滞力？ —液层与邻层液体间的摩擦力（非物体与液体间的摩擦力） 如何测粘滞系数？ —— 本实验落球法。 粘滞系数与哪些因数有关？
L1 F f
小 球LΒιβλιοθήκη 用直尺测L1、 L2之间距离 L， 2次
用计时仪测小球 通过L1、L2之 间的时间
n
mg L2
r球 = 7800.0 kg.m-3，蓖麻油的密度：r液 = 962.0 kg.m-3 ,
量筒直径： D=6.010-2 m .
底座
•光电门1的激光在量筒中轴线距液面下方5cm处。 •用温度计测量实验前的油温T (℃)， 随温度升高迅速减少。
•若v1v2=v3，则光电门1可选在其激光在圆筒中轴线处距油面
下方3cm以下的位置。
大学物理实验
3.测量粘滞系数
( r 球 r 液）d gt d d 18L(1 2.4 )(1 1.6 ) D H
2
D
用计时仪测小球通过 L1、L2之间的时 间 用螺旋测微计测量 小球直径6次
H
待测液体 r液
—— 本实验落球法。
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。
[精品]液体粘滞系数的测定
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[精品]液体粘滞系数的测定液体粘滞系数是物理学中的一个重要概念，它描述了液体内部分子间的黏附力量大小，液体粘滞系数的测定对于实际工程和科学研究都具有重要作用。
本文将介绍液体粘滞系数的基本原理和测定方法。
一、液体粘滞系数的概念和含义液体粘滞系数，也叫做黏度，是指液体内部分子间的摩擦力量。
粘滞系数越大，液体流动所需的力量就越大。
一般来说，粘滞系数的量纲为帕-秒（Pa·s），在一定温度范围内，粘滞系数是固定的。
液体内部分子的运动状态是决定其粘滞系数大小的关键因素，如溶剂的种类、浓度、温度、压力等因素都会影响液体的粘滞系数大小。
粘滞系数是在流体力学、热力学、物理化学等领域广泛应用的指标。
测定液体粘滞系数的原理是基于斯托克斯定律，斯托克斯定律是流体力学中比较基本且经典的定律之一。
斯托克斯定律是指在稳定的流动状态下，小球在液体中运动所受到的粘滞阻力与速度成正比，与球体半径的平方成反比。
其表达式如下：F=6πrηv其中，F为小球受到的粘滞阻力，r为小球半径，η为液体的粘滞系数，v为小球在液体中的流速。
测量液体粘滞系数的常见方法有多种，下面介绍常用的两种方法：滴定法和圆盘旋转法。
滴定法是一种简易和常用的测定液体粘滞系数的方法，具有操作简单，精度较高的特点。
该方法对于低黏度、透明的液体适用，如水、低浓度盐水、乙醇、甘油等。
1、测定设备的制备滴定法所需的测定设备一般为精密天平、胶头滴管和计时器。
首先，需要在天平上称量一定量的液体(如100g)，然后将橡胶头的胶头滴管放在液体表面上，使胶头浸润液体并保证液体的表面张力不会阻止液体的自由流动。
然后橡胶头滴管以恒定速度(dv/dt)，从液面下降至液面下方一定距离H(t)(通常为1-2cm)的时间t。
2、测定数据的处理滴定法测定的液滴下落时间所对应的是液体的粘滞系数。
由该实验的数据，可以求得液滴下落时的体积，通过相关公式可以得到液体的粘滞系数。
四、圆盘旋转法测定液体粘滞系数圆盘旋转法是一种精度高，适用广泛的测定液体粘滞系数的方法。
液体粘滞系数的测量
(12.4d)
D
式中D为容器的内径。
第8页，本讲稿共19页
三、实验仪器
FD-VM-2
落球法粘滞系数测定仪
激激光光发发射射器器 激光接收器
蓖麻油
激光光电计时 仪
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四、实验内容
1、用千分尺测量小球的直径，共测5个球，每个球从不同 的方向测量3次
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四、实验内容
三实验仪器三实验仪器fdvm2落球法粘滞系数测定仪激光发射器激光发射器激光接收器激光接收器蓖麻油激光光电计时仪四实验内容四实验内容1用千分尺测量小球的直径共测5个球每个球从不同的方向测量3次四实验内容四实验内容2调整粘滞系数测量装置及实验仪器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、调整粘滞系数测量装置及实验仪器 (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。
调整底盘水 平
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四、实验内容
(2)将实验架上的两激光器接通电源，并进行调节，使其 红色激光束平行对准锤线。
调整 激光器
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四、实验内容
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。
第3页，本讲稿共19页
二、实验原理
当金属小球在粘性液体中下落时
液体粘滞系数的测量
02 粘滞系数的基本概念
牛顿流体和非牛顿流体
牛顿流体
遵循牛顿粘性定律的流体，剪切应力 与剪切速率成正比，不受时间影响。
非牛顿流体
不遵循牛顿粘性定律的流体，其粘滞 特性与剪切速率、时间等因素有关。
实验记录纸和笔
用于记录实验数据和结果。
05 实验步骤和操作
实验步骤
测量管清洗
确保测量管内无残留物，保持 清洁。
记录数据
在液体开始流动时，启动计时 器，并记录液体流经测量管的 时间。
准备实验器材
包括测量管、测量尺、计时器、 待测液体等。
液体注入测量管
将待测液体缓慢注入测量管， 确保无气泡产生。
重复实验
07 结论和建议
结论
液体粘滞系数是描述液体流动特性的重 要参数，其测量对于了解流体的物理性 质、优化工业流程和解决工程问题具有
重要意义。
液体粘滞系数的大小受温度、压力和液 体种类等因素的影响，因此测量时应控
制这些变量以确保结果的准确性。
测量液体粘滞系数的方法有多种，如落 球法、旋转法和振动法等，每种方法都 有其适用范围和局限性，应根据具体情
03 测量粘滞系数的方法
落球法
总结词
简单易行，但精度较低
详细描述
落球法是通过测量小球在液体中下落的速度来计算粘滞系数。这种方法简单易 行，但精度较低，因为小球下落过程中受到的阻力不仅包括粘滞阻力，还包括 表面张力和惯性力等。
旋转法
总结词
精度较高，但设备复杂
详细描述
旋转法是通过测量液体在旋转轴周围产生的切向力来计算粘滞系数。这种方法精 度较高，但需要使用较为复杂的设备，如转矩计和旋转台。
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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。