液体粘度与密度测定

液体粘度和密度的测定

实验三十二液体粘度的

测定

一、实验目的

1.掌握正确使用水浴恒温

槽的操作，了解其控温原

理。

2.掌握用奥氏（Ostwald）

粘度计测定乙醇水溶液粘

度的方法。

3.通过测定回收乙醇水溶

液的粘度，查表得到回收乙

醇水溶液的浓度值。

二、实验原理

当液体以层流

形式在管道中流动

时，可以看作是一系

列不同半径的同心

圆筒以不同速度向

前移动。愈靠中心的

流层速度愈快，愈靠

管壁的流层速度愈

慢，如图3-45所示。

取面积为A，相距为

，相对速度为

的相邻液层进行

分析，见图3-46。

由于两液层速

度不同，液层之间表

现出内摩擦现象，慢

层以一定的阻力拖

着快层。显然内摩擦

力与两液层接触面

积A成正比，也与两

液层间的速度梯度

成正比，即

(1)

式中比例系列称

为粘度系数（或粘

度）。可见，液体的

粘度是液体内摩擦

力的量度。在国际单

位制中，粘度的单位

为，即

（帕·秒），但

习惯上常用P（泊）

或cP（厘泊）来表

示，两者的关系；

。

粘度的测定可在毛细管粘度计中进行。设有液体在一定的压力差p推动下以层流的形式流过半径R，长度为L 毛细管（见图3-45）。对于其中半径为r的圆柱形液体，促使流动的推动力

，它与相邻的外层液体之间的内摩擦力

，所以当液体稳定流动时，即

F+f=0

(2)

在管壁

处即

r=R时，

v=0，对

上式积

分

（3）

对于厚度为

的圆筒形流层，t时间内流过液体的体积为

，所以t时

间内流过这一段毛细管的液体总体积为

由此可

得

（4）

上式称为波华须尔（Poiseuille）公式，由于式中R，p等数值不易测准，所以值一般用相对法求得，其方法如下：

取相同体积的两种液体（被测液体“i”，参考液体“o”，如水、甘油等），在本身重力作用下，分别流过同一支毛细管

粘度计，如图3-47 所示的奥氏粘度计。若测得流过相同体积所需的时间为与，则

（5）

由于

（为

液柱高

度，为

液体密

度，为

重力加

速度），

若用同

一支粘

度计，根

据式（5）

可得：

（6）若已知某温度下参比液体的粘度为，并测得，，，即可求得该温度下的。

三、试剂与仪器

试剂回收乙醇溶液（已稀释5

倍盛在250mL的容量瓶中），去

离子水。

仪器水浴恒温槽，奥氏粘度

计，计时器，10mL移液管，

200mL量筒，比重计，洗耳球

等。

四、实验方法

1.调节恒温槽温度至

25.0℃0.1℃。

2.在洗净烘干的奥氏粘度计中用移液管移入10mL已稀释的回收乙醇溶液，在毛细管端装上橡皮管，然后垂直浸入恒温槽中（粘度计上两刻度线应浸没在水浴中）。

3.恒温后，用洗耳球通过橡皮管将液体吸到高于刻度线a，再让液体由于自身重力下降，用秒表记下液面从a流到b的时间，重复3次，偏差应小于0.3s，取其平均值。

4.洗净此粘度计并烘干，冷却后用移液管移入10mL去离子

水，用同步骤3的方法再测得去离子水从a流到b的时间的平均值。

5.在200mL量筒中，注入适度的已稀释二倍的回收乙醇溶液，用比重计测定该实验温度下的乙醇溶液的密度（事先已将量筒放在恒温水槽中恒温20min后进行密度测定）。

五、数据处理

1.列表表示回收乙醇溶液

和去离子水流过毛细管的

时间及其密度值。

2.由式（6）计算回收乙醇溶液粘度（，值见表3-11）。通过查表3-12并进行内插法得到回收乙醇的浓度（乘上稀释的倍数即得回收乙醇的实际浓度）。

表3-11

蒸馏水在

不同温度

下的粘

度、运动

粘度和密

度

注

：1cP=0.1Pa·s

表3-12 乙醇水溶液粘度/cP 1cP=0.1Pa·s

六、思考题

1.恒温槽由哪些部件组

成？它们各起什么作用？

如何调节恒温槽到指定温

度？

2.奥氏粘度计在使用时

为何必须烘干？是否可用两支粘度

计分别测得待测液体和参比液体的

流经时间？

3.为什么在奥氏粘度计中

加入被测液体与参比液体

的体积要相同？

4.为什么不直接用回收乙

醇溶液来测粘度，而用稀释

后的回收乙醇溶液？