(原创)液体粘滞系数的测定实验的应用——球体密度测量仪
4页1、液体粘滞系数的测定实验的应用球体密度测量仪摘要摘要:在稳定流动的液体中,由于各层液体的流速不同,互相接触的两层液体之间就有力的作用,两相邻液层间的这一作用力称为摩擦力或粘滞力。液体的粘滞系数 取决于液体的性质和温度。在用落球法测量液体粘滞系数中,假若控制温度等条件,选取某种液体测出其 并以此为标准液,便可反之计算出小球的密度。关键词关键词:球体密度测量仪、斯托克斯公式、液体的粘滞系数引言引言:在测球体密度 时,一般都根据公式 =m/v,质量 m 一般用天平称出,可是根据“固体密度的测定”实验可知,一般的天平测量质量时存在较大的误差。体积 v 需先用游标卡尺先测得球体的直径 d,然后代球体体积公式计算。其中球体形状不一定规则,在测量直径时,存在误差;在带公式计算时兀的小数点选取不同又会造成误差。为了是这些误尽可能少的出现,我们不妨只测定小球的直径,同时在标准液粘滞系数 确定的情况下,在通过测时间 t,便可以换算出小球的密度。1、仪器原理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mg作用于小球的浮力(V 为小球体积,为液体密度)gV和粘滞阻力 F(其方向与小球运
2、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:v(1) vrF6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。sPar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:rvgVmg6液于是小球开始作匀速直线运动,由上式可得:vrgVm6)(液令小球的直径为,并用,令小球的直径为,并用,d3 6dm tLv d3 6dm ,代入上式得:tLv 2dr Ltgd18)(2 液(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LtL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:)6 . 11)(4 . 21 (1 18)(2Hd DdLtgd液其中为容器的内径。经过换算后得:D液2/18)6 . 11)(4 . 21 (tgdLHd Dd液2/18)6 . 11)(4 . 21 (tgdLHd Dd2、仪器的构造简图A:玻璃柱管,里面盛标准液B:水浴加热器,它主要用来控制标准液的温度,使得在实验过程中温度基本保持不变B
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