落球法测定液体的粘度.pdf

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化学物理系01级张豊学号PBO52O6O5O
一、实验题目:落球法测定液体的粘度
二、实验目的:通过用落球法测量油的粘度,学****并掌握测量的原理和方法
三、实验原理:
实验原理

粘滞阻力是液体密度、温度和运动状态的函数。从流体力学的基本方程出发
可导出斯托克斯公式:粘滞阻力F=6初〃(1)

在一般情况下粘滞阻力F是很难测定的。还是很难得到粘度口。为此,考虑一种特殊情
况:小球的液体中下落时,重力方向向下,而浮力和粘滞阻力向上,阻力随着小球速度的
增加而增加。最后小球将以匀速下落,山式得
4rr319
—岔—Q)g=6初小(1+2・4_)(1+3・3_)(1+—尺一——疋+…)(2)
3"內小Rh161080r
式中P是小球的密度,g为重力加速度,由式(2)得
2(P-Po)g厂
'v(l+-)(1+-)(1+—R-——R;+…)
Rh16r1080"
J______________________________________
18V(1+"敷为詁-爲Q+•”)
1+33u+
山对Re的讨论,我们得到以下三种悄况:
(1)当Re<,可以取级零解,则式(3)成为
1(P-P"g2
18g吩)知
d
即为小球直径和速度都很小时,粘度n的级零近似值。
(2)<Re<,可以取一级近似解,式(3)成为

3
(8)
()当时,还必须考虑二级修正,则式()变成
3Re>
2R2h
(9)
:
-1落球法测於
液体粘度装遗图
,测出其长度I。
,取平均值并计算小球直径的误差。
,使其进入液面时初速度为零,测出
小球通过匀速下降区I的时间t,重复6次,取平均值,然后求出小球匀速下降的速
度。
、h和po(三次)及液体的温度T,温度T应取实验开始时的温度和实验结束
时的温度的平均值。应用式(7)计算皿。
,并根据雷诺数的大小,进行一级或二级修正。
。
:
匀速下降区l/
直径2R/cm&798&796&800
高H/
液体密度po/g-cm-®
液体温度几/°/°c2&0
重力加速度"cm-<
—1
345
126
直径0(大)/
时间人/
直径0(中)/
时间心/
直径0(小)/
时间心/
表5・2・2—2
注:由于做本次实验前手意外受伤,打上了石膏,导致数据测量时可能有较大的偏
差,特此说明,望老师理解。
:
:
大球直径中球直径
时间儿/s时间5/s小球直径时间g/s
D/mm/mm
}D,/mm

标准
-23--2
---
偏差
O
匀速下降高H/cm直径
区l/
&798
值无
标准
』-23
~
偏差
<7
-3
小球匀速下降的速度:
V,=—=-2m/s
V,.,=—=-2m/sG
■
V=L="m/s
2、黏滞系数〃。的讣算:
-2中的数据代入公式(4)
123456n
"大/10"
s
〃中/
s
%/IO"
-4
计•-4
叭(1+)(l+)
2R2li
3、雷诺数Re计算
根据公式耳=计算得:
万7
«大球=0-333
心"球=0*273
=
4•不确定度的计算:
d、=-=
口3
’in_4
U).=-j==--------产---=
Vnyj6
时43
n=6/.t/A==-mm
如」(0・0。4八((皿“0036呎
BC3
U=Ju:+U;="mm
所以:
d=±=
d=±=
d=±=
七、问题与思考:
1、假设在水下发射直径为1m的球形水雷,速度为10m/s,水温为WC,
7=-|^.5,试求水雷附近海水的雷诺数。
答:取海水的密度近似为纯水的密度,即为1*1O3kg/m3
代入中,得水雷附近海水的雷诺数Re=*108
2、设容器内Ni和N2之间为匀速下降区,那么对于同样材质但直径较大的球,
该区间也是匀速下降区吗?反过来呢?
・答:对于同样材质但直径较大的球,该区间不一定是匀速下降区。因为较大的
球的加速区域较长,所以当它到N1时可能还在加速下落。
但当较大的球到该区域时是匀速下降的,那么对于较小的球(加速区域较短),到该
区域时一定是匀速下落的.