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1、华南农业大学 工程学院1实验报告实验报告班级： 姓名： 学号： 1、实验名称实验名称落球法测量液体的黏滞系数2、实验目的实验目的测定蓖麻油的黏滞系数。3、实验仪器实验仪器变温黏度测量仪，ZKY-PID 温控实验仪，秒表，螺旋测微器，钢球若干。4、实验原理实验原理1、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 mg（m 为小球质量） ；液体作用于小球的浮力（是小球体积，是液体密度）和粘gV0V0滞阻力（其方向与小球运动方向相反） 、如果F液体无限深广，在小球下落速度较小情况下，v有（1）vdf3上式称为斯托克斯公式，其中是小球的直径；称为液体的粘度，其单位是。dsPa小球开
2、始下落时，由于速度尚小，所以阻力也不大；但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dvgVmg003于是，小球作匀速直线运动，由上式可得：（2）dvgVm00 3)( 用表示小球密度，则小球的体积：（3）3234dV小球的质量：（4）3 6dm 将（3） （4）代入（2）式得华南农业大学 工程学院2（5）02 0 18)( vgd2、实验时，待测液体必须盛于容器中（如图 2 所示） ，故不能满足无限深广的条件，实验证明，若小球沿筒的中心轴线下降，式（2）须做如下改动方能符合实际情况： （6）)4 . 21 (1802 0Ddvgd其中为容器直径。D3、实验时小球下落速度若较
3、大，例如气温及油温较高，钢珠从油中下落时，可能出现湍流情况为了判断是否出现湍流，可利用流体力学中一个重要参数雷诺数来00dvRe判断、当不很小时，式（1）应予修正，但在实际应用落球法时，小球的运动不会处于eR高雷诺数状态。奥西斯-果尔斯公式反映了液体运动状态对斯托克斯公式的影响：（7）.)Re108019Re1631 (32 0dvf当时，可以认为式（1）和（6）成立；当时，应考虑式（7）中的一1 . 0Re 1Re1 . 0次修正项，当时，还需考虑高级修正项。1Re 考虑式（7）中的一次修正项及玻璃管的影响后，黏度可表示为：1（8）16Re311)16Re31)(4 . 21 (18)(02
4、 0 1 Ddvgd由于，将按幂级数展开后近似为，式（8）又可表示为：116Re316Re31116Re31（9）001163dv已知、D，并测得 d、，由式（6）计算出黏度，再由考虑 Re 的00v00dvRe修正，若需计算 Re 的一次修正，则由式（9）计算修正后的黏度15、实验步骤实验步骤1、调整粘滞系数测定仪及实验准备(1)、调整底盘水平 调节底盘旋纽，使底盘基本水平；华南农业大学 工程学院3(2)、将实验装置上的上、下两个激光器接通电源，连接方法如图 3 所示，并可看见其发出红光；(3)、将盛有被测液体的量筒放置到实验装置底盘中央，并在实验中保持位置不变、在仪器横梁中间部位放置小磁钢
5、及重锤部件，调节上、下两个激光器及接收器，使红色激光束平行地对准重锤线后收回小磁钢及重锤部件；(4)、在实验装置上放置导球管、小球用乙醚；酒精混合液清洗干净，并用滤纸吸干残液，备用；(5)、将小球放入导球管，下落过程中，观察其是否能阻挡光线并计数，若不能，重复步骤 3；2、用数字温度计测量油温，在全部小球下落完后再测量一次油温，取平均值作为实际油温；3、用天平测量 1020 颗小钢球的质量，用千分尺测其体积，计算小钢球的密度、m用游标卡尺测量筒的内径，用米尺测量油柱深度；DH4、下落小球匀速运动速度的测量(1)、用千分尺测量小球直径；(2)、插接好光电接收器插头，使激光器红色激光束正好射在光电
6、接收器的接收小孔中，并依次遮光检查其工作状况，使其能准确计时；(3)、按功能键选择适当的量程，按复位键清零、将小球放入导球管，当小球落下，阻挡上面的红色激光束时，光线受阻，此时手动按计时器的启动开关开始计时，到小球下落到阻挡下面的红色激光束时，再次按下计时器的启动开关计时停止，读出下落时间，重复测量 6 次以上，求平均值；(4)、测量上、下二个激光束之间的距离, 移开量筒,将米尺置于上、下二个激光束之间，测出上、下二个激光束之间的距离；(5)、计算下落小球匀速运动速度；5、计算蓖麻油的粘度；6、将测量结果与公认值进行比较。6、记录数据、表格记录数据、表格表 1黏度的测定时间 t/s温度/123
7、45平均速度/(m/s)0v3026.5925.5025.5025.9125.1525.7331077. 73519.3118.6019.2818.3418.2818.7621007. 1华南农业大学 工程学院44014.0013.8114.0013.6214.0313.8921044. 14510.2510.129.7510.0610.3110.1021098. 1mHmdmDmkgmkg2 . 0,101,100 . 2,/1095. 0,/108 . 73233 033tHv 07、结果处理、作图结果处理、作图温度/速度/(m/s)0v(测量值)/(Pas)(标准值)/(Pas)*303
8、1077. 70.4290.4513521007. 10.3110.3124021044. 10.2310.231 4521098. 10.164(考虑一级修正)0.150华南农业大学 工程学院58、思考题思考题1、为什么小球放进液体中时，应尽量靠近蓖麻油表面并使其沿圆筒的轴线下落？ 答：尽量靠近蓖麻油表面是避免小球在进入液体前产生更大的速度，以致进入蓖麻油 时产生溅射并导致液体的流动，影响黏滞系数的测量；沿圆筒的轴线下落一是便于观察， 二是在其轴线上，测得的粘滞系数较大，产生的误差也较小。 2、测量小球下落时间 t，不应从液面开始计时，而是要从小球下落一段距离开始计时， 为什么？ 答：小球刚进入液面后还没有达到平衡，此时测得的 t 算出的 vv0，导致误差较大。 3、在测量过程中如何避免视察的产生？ 答：观察时应使自己的视线跟小球保持平行。
