落球法测量液体粘滞系数

落球法测量液体粘滞系数张进张学庭吴颖骏（重庆交通大学土木建筑学院，重庆，400074）摘要掌握用落球法测液体的粘滞系数的原理和方法，掌握熟悉斯托克定律。关键字落球法激光光电计时仪粘滞系数斯托克定律1实验目的11掌握用落球法测液体的粘滞系数的原理和方法12熟悉斯托克定律2仪器装置落球法粘滞系数测定仪小钢球待测液体千分尺激光光电计时仪液体粘滞系数实验仪如图1所示。3实验原理31当金属小球在粘性液体中下落时，它受到三个铅直方向的力小球的重力MG（M为小球质量）；液体作用于小球的浮力（是小球体积，是液体密度）和GV粘滞阻力（其方向与小球运动方向相反）、如果液体无限深广，在小球下落速度较小FV情况下，有（1）RV6上式称为斯托克斯公式，其中是小球的半径；称为液体的粘度，其单位是。RSPA小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力也不大；但随着下落速度的增大，阻力也随之增大、最后，三个力达到平衡，即VRGVM6于是，小球作匀速直线运动，由上式可得VRGV6令小球的直径为，并用，代入上式得D3DMTL2DR（2）LG182激光器1接收器1接收器2激光器2量筒钢球图1图1液体粘滞系数实验仪DHL1L2范图2其中为小球材料的密度，为小球匀速下落的距离，为小球下落距离所用的时间。LTL32实验时，待测液体必须盛于容器中（如图2所示），故不能满足无限深广的条件，实验证明，若小球沿筒的中心轴线下降，式（2）须做如下改动方能符合实际情况3211846GDTDLDH其中为容器内径，为液柱高度。DH4实验步骤41调整粘滞系数测定仪及实验装备411调整底盘水平调节底盘旋纽，使底盘基本水平；412将实验装置上的上、下两个激光器接通电源，连接方法如图3所示，并可看见其发出红光；413将盛有被测液体的量筒放置到实验装置底盘中央，并在实验中保持在仪器横梁中间部位放置小磁钢及重锤部件，调节上、下两个激光器及接收器，使红色激光束平行地对准重锤线后收回小磁钢及重锤部件；414在实验装置上放置导球管、小球用乙醚；酒精混合液清洗干净，并用滤纸吸干残液，备用；415将小球放入导球管，下落过程中，观察其是否能阻挡光线并计数，若不能重复步骤3；42用数字温度计测量油温，在全部小球下落完后再测量一次油温，取平均值作为实际油温；图3实验装置图43用天平测量1020颗小钢球的质量，用千分尺测其体积，计算小M钢球的密度、用游标卡尺测量筒的内径，用米尺测量油柱深度；DH44小球匀速运动速度的测量441用千分尺测量小球直径D；442插接好光电接收器插头，使激光器红色激光束正好射在光电接收器的接收小孔中，并依次遮光检查其工作状况，使其能准确计时；443按功能键选择适当的量程，按复位键清零、将小球放入导球管，当小球落下，阻挡上面的红色激光束时，光线受阻，此时手动按计时器的启动开关开始计时，到小球下落到阻挡下面的红色激光束时，再次按下计时器的启动开关计时停止，读出下落时间，重复测量6次以上，求平均值；444测量上、下二个激光束之间的距离,移开量筒,将米尺置于上、下二个激光束之间，测出上、下二个激光束之间的距离L；445计算下落小球匀速运动速度V；45计算液体的粘度；46将测量结果与公认值进行比较20时甘油的粘度为1499105PA。5使用注意事项51小钢珠直径可用读数显微镜读出，也可以用千分尺测量，但千分尺必须正确使用，防止将钢珠（直径2MM）压扁，而引起误差；52测量液体温度时，须用精确度较高的温度计；53激光束不能直射人的眼睛，以免损伤眼睛；54小球取出后,须用卫生纸搽干待用；55实验时应保持小球导管的干净,以免粘住小球难以下落。6实验数据表小球半径D/MM时间T/S全程距离S/CM全程速度V/1SC量筒内径D/MM甘油密度/KG/M3小球密度/KG/M3量筒直径/CM油温/油柱深度/CMH考虑到实验并不是在无限深广的