落球法测量液体的粘滞系数实验报告.doc

螄名称:落球法测量液体的黏滞系数螂目的:,了解液体的内摩擦现象。。、密度计等基本测量仪器的使用方法。膃器材:变温黏度测量仪,温控实验仪,秒表,螺旋测微器,钢球若干。艿原理:膈质量为m的金属小球在黏滞液体中下落时,它会受到三个力,分别是小球的重力G,小球受到的液体浮力F和黏滞阻力?。如果液体的黏滞性较大,小球的质量均匀、体积较小、表面光滑,小球在液体中下落时不产生漩涡,而起下落速度较小,则小球所受到的黏滞阻力为羄?(1)薄式(1)称为斯托克斯公式,其中是液体的黏度,是小球的直径,是小球在流体中运动时相对于流体的速度。羁当小球开始下落时,速度较小,所受到的黏滞阻力也较小,这时小球的重力大于浮力和黏滞阻力之和,小球做加速运动;随着小球速度的增加,小球所受到的黏滞阻力也随着增加,当小球的速度达到一定的数值(称收尾速度)时,三个力达到平衡,小球所受合力为零,小球开始匀速下落,此时羇?(2)肄即(3)蚁式中分别表示小球的质量和体积,表示液体的密度。如用表示小球的密度,则小球的体积为葿小球的质量为螆代入式(3)并整理得膄(4)肂本实验中,小球在直径为D的玻璃管中下落,液体在各方向无限广阔的条件不满足,此时黏滞阻力的表达式可加修正系数,而式(4)可修正为:膀(5)蝿当小球的密度较大,直径不是太小,而液体的黏度值又较小时,小球在液体中的平衡速度会达到较大的值,奥西斯-果尔斯公式反映出了液体运动状态对斯托克斯公式的影响:芄?(6)蒂其中称为雷诺数,是表征液体运动状态的无量纲参数。蚈(7),可认为式(1)、式(5)成立。当时,应考虑式(6)中1级修正项的影响,当大于1时,还需考虑高级修正项。莄考虑式(6)中1级修正项的影响及玻璃管的影响后,黏度可表示为:袃(8)莀由于是远小于1的数,将按幂级数展开后近似为,式(8)又可表示为:芆(9)莄已知或测量得到等参数后,由式(5)计算黏度,再由式(7)计算,若需计算的1次修正,则由式(9)计算经修正的黏度。芄步骤:螈1、检查仪器后面的水位管,将水箱的水加到适当值荿平常加水从仪器顶部的注水孔注入。如水箱排空后第1次加水,应该用软管从出水孔将水经水泵加入水箱,以便排出水泵内的空气,避免水泵空转(无循环水流出)或发出嗡鸣声。蒃设定PID参数蒁若对PID调节原理及方法感兴趣,可在不同的升温区段有意改变PID参数组合,观察参数改变对调节过程的影响,探索最佳控制参数。薀若只是把温控仪作为实验工具使用,则保持仪器设定的初始值,也能达到较好的控制效果。肈测定小球直径薃由及可见,当液体黏