文档介绍：实验五液体黏度的测定各种实际液体都具有不同程度的黏滞性。当液体流动时,平行于流动方向的各层流体之间,其速度都不相同,即各层间存在着滑动,于是在层与层之间就有摩擦力产生。这一摩擦力称为“黏滞力”。它的方向在接触面内,与流动方向相反, 其大小与接触面面积的大小及速度梯度成正比,比例系数称为“黏度”(又称黏滞系数, viscosity )。它表征液体黏滞性的强弱,液体黏度与温度有很大关系,测量时必须给出其对应的温度。在生产上和科学技术上,凡是涉及流体的场合,譬如飞行器的飞行、液体的管道输送、机械的润滑以及金属的熔铸、焊接等,无不需要考虑黏度问题。测量液体黏度的方法很多,通常有:①管流法。让待测液体以一定的流量流过已知管径的管道,再测出在一定长度的管道上的压降,算出黏度。②落球法。用已知直径的小球从液体中落下,通过下落速度的测量,算出黏度。③旋转法。将待测液体放入两个不同直径的同心圆筒中间,一圆筒固定,另一圆筒以已知角速度转动,通过所需力矩的测量,算出黏度。④泄流法。已知容积的液体,由已知管径的短管中自由流出,通过测量全部液体流出的时间,算出黏度。目前我国和世界上大多数国家,在工业上所普遍采用黏度计,即基于这一原理。本实验基于教学的考虑,所采用的是落球法。一、实验目的 1、了解有关液体黏滞性的知识,学****用落球法测定液体的黏度; 2、掌握读数显微镜的使用方法。二、实验原理将液体放在两玻璃板之间,下板固定,而对上板施以一水平方向的恒力,使之以速度 v匀速移动。黏着在上板的一层液体以速度 v移动;黏着于下板的一层液体则静止不动。液体自上而下,由于层与层之间存在摩擦力的作用,速度快的带动速度慢的,因此各层分别以由大到小的不同速度流动。它们的速度与它们与下板的距离成正比,越接近上板速度越大。这种液体流层间的摩擦力称为“黏滞力”( viscosity force )。设两板间的距离为 x,板的面积为 S。因为没有加速度, 板间液体的黏滞力等于外作用力,设为 f。由实验可知,黏滞力 f与面积 S及速度v成正比,而与距离 x成反比,即 x vSf??( 2-5-1 ) 式中,比例系数η即为“黏度”。η的单位是“帕斯卡·秒”( Pa·s)或kg·m -1·s -1。某些液体黏度的参考值见附录Ⅰ。当一个小球在液体中缓慢下落时,它受到三个力的作用:重力、浮力和黏滞力。如果小球的运动满足下列条件:①在液体中下落时速度很小;②球体积很小; ③液体在各个方向上都是无限宽广的,斯托克斯( ..Stokes )指出,这时的黏滞力为 vrf ?? 6?( 2-5-2 ) 式中η为黏度;v为小球下落速度;r为小球半径。此式即著名的“斯托克斯公式”。小球下落时,三个力都在竖直方向,重力向下,浮力和黏滞力向上。由式( 2-5-2 ) 知,黏滞力是随小球下落速度的增加而增加的。显然,如小球从液面下落,开始是加速运动,但当速度达到一定大小时,三个力的合力为零,小球则开始匀速下落。设这时速度为 v,v称为“终极速度”。此时 rvgr ?????6)(3 4 0 3??( 2-5-3 ) 式中, ρ为小球密度; ρ 0是液体密度。由此得 v gr 20)(9 2 ?????( 2-5-4 ) 图 2-5-1 落球法测定液体黏度所用的容器我们在实验操作时,并不能完全满足式( 2-5-2 )所要求的条件