液体粘滞系数

液体粘滞系数的测量

【实验目的】

1．观察液体中的内摩擦现象；

2．掌握用落球法测粘滞系数的原理和方法；

3．掌握基本测量仪器（千分尺、米尺、数字秒表等）的用法。

【实验仪器】

落球法粘滞系数测定仪(图1)、激光光电计时仪、蓖麻油、小钢球、千分尺、秒表等。

【实验原理】

如图2故宫博物院教学设计，当金属小球在粘性液体中下落时，它受到三个铅直方向的力：小球的重力、液体作用于小球的浮力（V为小球体积，为液体密度）和粘滞阻力F（其方向与小球运动方向相反）。如果液体无限深广，在小球下落速度较小的情况下，有：

（1）

上式称为斯托克斯公式，式中为液体的粘滞系数，单位是，为小球的半径。

图1落球法粘滞系数测定仪图2 实验原理图

小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力不大，但是随着下落速度的增大，阻力也随之增大。最后，三个力达到平衡，即：

于是小球开始作匀速直线运动，由上式可得：

令小球的直径为，并用，，代入上式得：

（2）

其中为小球材料的密度，为小球匀速下落的距离，为小球下落距离所用的时间。

实验时，待测液体盛于容器中，故不能满足无限深广的条件，实验证明上式应该进行修正。测量表达式为：

其中为容器的内径。

【实验内容及步骤】

1．用千分尺测量小球的直径，共测5个球，每个球从不同的方向测量3美国次贷危机的原因次

2. 调整粘滞系数测量装置及实验仪器

(1)调整底盘水平，在仪器横梁中间部位放重锤部件，调节底盘旋钮，使重锤对准底盘的中心圆点。

(2)将实验架上的两激光器接通电源，并进行调节，使其红激光束平行对准锤线。

(3)收回重锤部件，将盛有待测液体的量筒放置到实验架底盘中央，并在实验中保持位置不变。

(4)在实验架上放上钢球导管。小球用酒精清洗干净，并用滤纸吸干。

(5)将小球放入钢球导管，看其能否阻挡光线，如不能，则适当调整激光器位置。

3. 用温度计测量油温，在全部小球下落完后再测一次油温，取其平均值。

4. 测量上下两激光束之间的距离L（实验中距离L已经调定为20.00cm），用钢尺在玻璃桶上量出800ml-200ml两刻线间的距离。

5. 将小球从支架导管中丢下，用电子秒表记录小球经过800ml-200ml两刻线间距离所用的时间，一共5个球。

6. 然后启动激光计时器，将小球放入钢球导管，当小球落下，阻挡上面的红激光束，激光计时器开始记时，到小球落到阻挡下面的红激光束时，停止记时，读出下落时间。（可能需要投比较多的小球）

7. 按要求整理好仪器。

【实验注意事项】

学术会议在线

1. 读温度时不要将温度计提出瓶外

2. 小钢球沾上蓖麻油后，未用小毛巾擦干净前，禁止丢入导管内。

3. 实验结束后，用磁铁一次性将钢球全部吸出，而后擦干净放回，中途不得吸取小球。（球不够向老师领取）

4. 实验中不要碰玻璃桶，否则要重新调整。

【实验数据处理】

蓖麻油密度： 800-200ml间距

小钢球密度：两激光束间距

量筒内径：千分尺零点误差 0.005mm

实验温度 19.2℃

表一钢球直径及下落时间