落球法测量液体的粘滞系数实验报告.doc

:..一、名称:落球法测量液体的黏滞系数二、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。三、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。四、原理: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ƒ。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b5E2RGbCAPƒ<1)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。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p1EanqFDPwƒ<2)即<3)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,则小球的体积为小球的质量为代入式<3)并整理得<4)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:DXDiTa9E3d<5)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:RTCrpUDGiTƒ<6)其中称为雷诺数,是表征液体运动状态的无量纲参数。<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。5PCzVD7HxA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:<8)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:<9)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。jLBHrnAILg五、步骤:1、检查仪器后面的水位管,将水箱的水加到适当值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。xHAQX74J0X2、设定PID参数若对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。LDAYtRyKfE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。3、测定小球直径由及可见,当液体黏度及小球密