实验报告液体粘度的测量

1、肇庆学院电子信息与机电工程 学院 普通物理实脸 课 实验报告_ 级电子（1） 班2B 组实验合作者李雄 实验日期 2008年4月16日 姓名：王英学号25号 老师评定实验题目：液体粘度的测量（落球法）目的：根据斯托克斯公式用落球法测定油的粘滯系敎橙色字体的数据是在实验室测金出的原始救据，其他数撼是计第所得。实验仪器仪器名称 停表分度值0.01S零点读数（系统的初始误差）米尺 螺旋测微计A25mm()(X)lm1101mm 0.001mm游标卡尺 温度计125mm100°C1 U Cmmrc0.00mm 分析天平 密度计200gg/cm；H.imlg0.005 g/cmA实验原理：由于

2、液体具有粘滯性，因体在液体内运动时，附看在因体表面的一泾液体和相邻层液体间有内 摩擦阻力作用，这就是粘滯阻力的作用。对于半径r的球形物体，在无限宽广的液体中以速度卩运动，并无涡 流产生时，小球所受到的粘滯阻力F为F = 6m z（1）公式（1）称为斯托克斯公式。其中;y为液体的粘滞系数，它与液体性质和温度有关。如呆让质童为加半径为/的小球在无限宽广的液体中竖直下落，它舟受到三个力的作用，即重力mg、液体浮力f为土冷pg、粘滞阻力6初八，这三个力作用在同一直线上，方向如图1所示。起初速度小，重力大于其余两个力的合力，小球向下作加速运动；随看速度的塔加，粘滞阻力也相应的增大，合力相应的减小。当 小

3、球所受合力为零时，即mg _ 亍 zzr'怒一 6/v0 = 0C)小球以速度币向下作匀速直线运动，故琢称收尾速度。（加 =r-由公式（2）町得mg当小球达到收尾速度后，通.过路程厶所用时间为043（加一 加 p）g= 则n）=£/r,将此公式代入公式（3）又得温度计6/rrL上式成立的条件是小球在无限宽广的均匀液体中下落，但实验中小球是在内半径为人 的玻璃圆筒中的液体里下落，筒的苴径和液体深度都是有限的，故实验吋作用在小球 上的粘滞阻力将与斯托克斯公式给出的不同。当圆筒直径比小球直径大很多、液体商 度远远大于小球直径吋，其差并是微小的。为此在斯托克斯公式后面加一项修正值，

4、就町描述实际上小球所受的粘滯阻力。加一项修正值公式（4）将变成（加 =T '6叫 1 + 2.4 丄 |式中人为玻璃圆筒的内半径，实验测出加、r、0 t、厶和人，用公式（5）町求出液体 的粘滞系数处实验内容：橙色字体的数描是在实脸室测童出的原始数据，其他數据是计算所得。匕(对=(兀-无)2/，心-1) Ce=Ar/<3 ,=J（匕）2+如2相对不确定度u尸Uc/无，如呆是多次测負就妥第是单次测萸只算则町。数据处理方法一2.测量记录待测液体的密度 型个小球与盘的总质量 盛小球的空盘质量1_个小球与盘的质量 容器内径液体总高度下落高度液体温度重力加速度5二()950 g/cn?二95

5、() K0n?18 7018g=0,0187018Kgmz= 18,5762x0,0185762Kg m=(l 8.7018 -18.5762)/30=4.1866 X 10"6I<gD = 5().5( l mm=O.O5O5OmH = )15.5 mm=0.3155mL二 115.5 cm=0115mT=卅 ° C9.8 m/s2球号d (mm)修正d (mm)t (s)V(m/s)“(pa S)11.0011.00241.052.8141.29820.9991 ()0040.952.8211.29831.0031.00441.032.8151.2934LU0.9

6、9941.122.8091.30651.0(X)1.00140.982.8181.2976(1"厂0.99841.092.8111.307彳务正d二d 螺旋测微计的零点读数平均值1.300U(A)0.002U(E)0.2%数据记录及处理结呆相对不确定度VE=C/币,（加_斗岔）gIP-二产、 / 匕（）=工（） - / 6（6 -1）6叫1 + 2.4令根据有效数字的取值规则，不确左 度只取一个有效数字测莹结果表示为：4=（130（）±0002 s)=l300X(l ±0.2%)(Pa s)根据有效数字的取值规则，测量结果有效数字的末 位要与不确定度末位取齐数据处

7、理方法二1、测小钢球的质童:把30粒小钢球装入小盘中，秤其质莹为g,再秤空鱼的质萸为m2,则每一粒小钢球的质莹为m=(mi-m2) /30。秤得：mi =18 "018±0.0006(g)m2=18-5"62±0.0006(g)m= (mi- m2)/30=(18.7018- 18.5762)/30= 0.00418667 (g) Um=( 0.0006 ± 0.0006)/30=0.00004(g)结果表示： 网1觀7±Q训X10r3©=eU8667±QXl(恤 相对不确定度U=Um/m=000004/00041

8、8667= 1%2、测液体温度及比重：温度 T=180 ±0.6©e=.95(Xi±O.OO()3(g cm= (0.9500±().0003)X 10Kg cm刁 Q的相对不确定度0=03%3、测玻璃管内径R、液深H内径 0=50.50 ±0.01 (mm) 液深 H=315.(«±0.6mm,4、测2之间的距离】/ = 115.5±0.6(mm)5、测小球半径r：设小球直径为d, 千分尺的零点读数为：-0001(mm)R=P/2=25.25±0.01 (mm)R 的相对不确定度 UO.Ol 25.25

9、=0.04%H的相对不确定度UEH=0.6315.0=02%/的相对不确定度U巳尸06三115.5=0.5%序數123二5平均值U(A)U(B)U(C)d(mm)1.0011.0021.0011.001l.(X)l1.0010.00020.0060.(X)6加零点修正后d=1.002±0.006(mm)r = d/2=0.5010 ± 0.0003(mm),r 的相对不确定度 UEr=0.0003-0.5010=0.6%6、测时间t,计第速度v序数12345平均值U(A)U(B)U(C)t(s)41.0541.084«：»J440.8640.910.06

10、0.0060.06t =4(191 ±0.06(s)t 的相对不确定度 尸 0.0640.91=0.2%V!)= /1 = 115.5 X 104().91 = 2.823 X IO'3 (ms'1)“的相对不确定度 U v(= UE,+UE c：,=0.6%+0.2%=0.8%U(vb)= w X E(词=2.823 X10"3X 0.8%=0.02 X lOms'1)5 的结果表示：v<>=(2.82±0.02) Xl(T?(ms")=2.82X10X(1 ±0.8%) (ms'1)W 5 (l+

11、2.4r/R)(l+33r/H)=2ffi3X l(r5X(l+24X05010-?2525) X(1+33X05010315Q=2.823 X l(r5X 1.O48X 1W5=2973X 叭 ms")令(l+2.4r/R)的相对不确定度为U氐严U&+ UO.14%(l+33r/H)的相对不确定度为U臥2= VEr+ Ueh=0.25%v的相对不确定度为U“=UEwl+ UEw2=0.8%+0.14%+0.25%= 1 %7计算=(吩严/3)电6/zrv关于修正值雷诺数的说明：由于小球半径<<玻璃筒半径/T认为小球是在均匀无限大的液体中运动，且小球质量很轻，下落

12、时儿乎不形成 涡流,所以，该修正值町以忽略不计。如矣修正则：雷诺数：Ru=2rv0%=0.002139324/)0=7(1 +3Rc/16-19Rc2/1080)-1 = 1.282282347 (pa S)匸 ,“(m 4加*q/3), 上耳的误差的计第：用77=g式计算误差6/zrv把M=m-4nr3(>/3肴成一个直接测童莹 令=47:/3=0.5109 X 10-y(Kg)n/ 的相对不确定度为 U-3UEr+ Ue<?=3X0.1%+0.05%=0.35%m的标准差为Um- =m XI；盼=0.5109X 10"9X0.35%=1.8X 10-M(Kg)M= m-rrF(4.18667X 10-6-0.5109x KT9) =43.676 X 10"6(Kg)M的标准差U(M)=U(m)+U(m)=(0.03+ 0.0()0004) X 10"6(Kg)=0.03X10-6(Kg)M的相对不确定度为UE>f=U(M) /M=0.8%耳的相对不确定度为 产Ud+U“+U“=0.8%+0l%+l%=l9% 耳的标准差为U(”=7XUs=1461X2%=0024(P“s)结果表示：/=(1.28±0.03)(Pa s)=1.28X(l&#