文档介绍:会计学
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落球法测液体(yètǐ)的粘系数
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当液体流动时,平行于流动方向的各层流体速度都不相同,即存在着相对滑动(huádòng),于是在各层之间就有摩擦力产生,这一摩擦力称为粘滞力。
粘滞力的方向平行于接触面,其大小与速度梯度及接触面积成正比。比例系数η称为粘滞系数(或粘度),粘滞系数与液体的性质,温度和流速有关,它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。
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液体粘滞性的测量是非常重要的,对液体粘滞性的研究在医疗、航空、水利、机械润滑和液压传动等领域有广泛的应用。
例如,现代医学发现,许多心血管疾病都与血液粘度的变化有关。石油在封闭管道中长距离输送时,其输运特性与粘滞性密切相关,因而(yīn ér)在设计管道前,必须测量被输石油的粘度。
测定(cèdìng)可以有多种方法,如落球法、转筒法、阻尼法、泊肃叶法等,本实验采用落球法。
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(yuánlǐ)和方法;
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【实验(shíyàn)目的】
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如果一小球在液体中下落,由于附着于球面的液层与周围其他液层之间存在着相对运动(xiānɡ duì yùn dònɡ),因此小球受到粘滞阻力,它的大小与小球下落的速度有关。
根据斯托克斯定律,小球所受到的粘滞阻力f 为:
式中d是小球的直径,v是小球的速度(sùdù),η为液体粘滞系数。
斯托克斯定律要求(yāoqiú)液体是无限广延的且无旋涡产生。故所用的小球是光滑的,而且半径应当适当小。
【实验原理】
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小球在液体中作自由下落时,受到三个力的作用(zuòyòng),且都在竖直方向:重力mg、浮力ρgV 和粘滞阻力f 。
开始下落时小球运动速度较小,相应的阻力也小,重力大于粘滞阻力和浮力,所以小球作加速运动。由于粘滞阻力随小球的运动速度增加而逐渐增加,加速度越来越小,最后,三个力达到平衡,即:
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其中ρ和ρ0分别是液体和小球的密度,d 为小球的直径(zhíjìng),g是当地的重力加速度。
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小球是在内径为D,液体高度为h的管中下落,不能满足无限宽广的条件,因此(yīncǐ),对上式要加以实际条件的修正。
当D远大于d时,考虑到实验中直接测量量是小球的直径d和匀速时一定的下落高度N1N2及所用时间t,则上式变为:
1. 单管法
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依次测出同一小球经过一组不同内径(nèi jìnɡ)的圆筒中同样距离所用的时间t,再作(d/D)—t曲线,对大量的实验数据进行线性拟合可发现,该曲线为一直线,延长该直线与纵轴(t轴)相交,其截距to就是D→ 时,即在无限广延的液体中小球匀速下落通过所用的时间,测出d、D、 和 ( 、g由实验室给出),算出v=
代入下式就可算出粘度系数
2. 多管法
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