液体粘度和密度的测定

1、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

2、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

3、）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，200

4、mL量筒，比重计，洗耳球等。四、 实验方法1. 调节恒温槽温度至25.00.1。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

5、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、运动粘度和密度温度/粘度/cP运动粘度/厘斯密度/(gcm3)20253035401.0020.8900.7970.7190.6531.00380.8930.8010.7240.6580.998200.997050.995650.9940630.99221注：1cP=0.

6、1Pas 表3-12 乙醇水溶液粘度/cP 1cP=0.1Pas含量/%102030405060708090100202530351.5381.3231.1601.0062.1831.8151.3321.3322.712.181.871.582.912.352.021.722.872.402.021.722.672.241.931.662.3702.0371.7671.5292.0081.7481.5311.3551.6101.4241.2791.1471.2001.0961.0030.914六、 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