测定液体的粘度系数

1、测定液体的粘度系数（Coefficient of Viscosity of Liquid）关于液体中物体运动的问题，19世纪的物理学家斯托克斯（George Gabriel Stokes， 18191903，英国力学家、数学家）建立了著名的流体力学方程组“斯托克斯组”，它较为系统地反映了流体在运动过程中质量、动量及能量之间的关系：一个在液体中运动的物体所受力的大小与物体的几何形状、速度以及液体的内摩擦力有关。粘滞系数是液体的重要性质之一，它反映液体流动行为的特征，因此粘滞系数的测量在工程技术方面有着广泛的使用价值，如机械的润滑，石油在管道中的传输，油脂图料，医疗和药物等方面，都需测定粘滞系数。

2、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、甘油等的粘滞系数。实验目的1学习和掌握用激光和光敏接收器结合单片计时仪测定液体的粘度系数。2学习用落球法测定液体的粘度系数。3学习直接测量量标准偏差及不确定度的计算方法。4学习间接测量量不确定度的计算。仪器用具VM-1落球法粘度系数测定仪、直尺、螺旋测微器。实验原理落球法是将小球放在液体中让其落下，以测定液体的粘度，此法适用于对粘度较大的液体的测量。直径为d的小钢球，在密度、粘度为的液体中以速率落下，下落时小钢球将受到向上的阻力，这种阻力为粘滞力，它

3、是由于粘附在小球表面的液层与邻近液层的摩擦而产生的，但它并不是小球与液体之间的摩擦阻力，当液体体无限广延，小球的半径很小时，根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力为 （3.6-2）式中是液体的粘度系数，d是小球的直径，v是小球的运动速度。小球在液体中下落时，受到三个力的作用，即重力、浮力及粘滞力的作用，开始时，小球的速度较小，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，最后三个力达到平衡，小球作匀速运动,即 (3.6-3)可得： (3.6-4)实际上无限广延的条件在实验室里是无法实现的，小球是在内半径为R的量筒中下落,筒内液体高度为h，考虑到器壁的影响，式(3.6-4)应加修

4、正值。经过修正后 (3.6-5)仪器介绍 1外形示意图和计时器面板示意图（图3.6-2）。7 图3.6-21-盛液筒；2，3-激光发射盒；4-落球套管；5，6-激光接受盒；7-VM-1粘度系数测定仪2工作原理图 3.6-3光敏三极管和运算放大器组成光电传感器部件,将光信号转化为电信号,经运算放大器比较后输出高电平或低电平,该输出的高电平转换信号作为接入计时仪的输入来启动计时仪开始或终止计时。自准直中心定位俯视图见图3.6-3。 仪器调节方法1调节底盘水平调节底盘上的三个旋钮，使重锤尖对准底盘的中心圆点。2调节激光发射盒（1）连接激光发射盒的红线和黑线到测定仪左侧的+5V和GND的接线柱上。调节

5、上激光发射盒的位置，使其与液面有适当的距离，以保证小球达到匀速运动状态。（2）调节激光发射盒在支架上的位置和角度，使激光束水平对准重锤线。撤去重锤线。3调节激光接收盒（1）连接激光接收盒的红线和黑线到测定仪右侧的+5V和GND的接线柱上（暂不接黄色信号线到INPUT接线柱）。（2）调节接收盒，并使接收盒的指示灯不亮。4调节盛液量筒位置。缓慢移动或转动量筒的位置和角度，使激光束穿过量筒后仍然被接收盒接收到。此时指示灯不亮。5连接接收盒黄线到INPUT端，此时低电平指示灯应不亮。6预测小球下落时间。设定计时次数为“1”次，安放落球导管，下落小球，观察其下落过程中能否启动计时器计时功能。 7按下测定

6、仪的RESET键，将计时器复零，进行正式测量。实验内容按照“仪器调节方法”给出的步骤进行仪器调节，使其能进行正常测量。测量小球的直径d，重复测量6次。注意记录螺旋测微计的零点示值，并修正。测量小球下落时间t，重复测量6次。测量液体温度T。取下落球导管及量筒，测定小球下落距离l（即两光斑间的距离），单次测量。测定量筒内壁直径2R，单次测量。测定量筒内液体深度h，单次测量。8计算液体粘度，求出不确定度，写出实验结果。 注意事项1. 为保证小钢球干净,不要用手拿而要用镊子。2. 油的粘度系数随温度变化显著，所以在实验中尽量不要用手握住量筒，更不要对着量筒哈气。思考题1测量小球匀速下落的速度时，测量时间的起始点是否可以设在液面位置？为什么？2本实