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实验名称 液体的粘度系数测定（415 房间）【实验目的】1、根据斯托克斯公式用落球法测定甘油的粘滞系数；2、研究不同温度下甘油粘滞系数的变化；3、学习激光光电传感器测量时间和物体运动速度的方法仪器和用具】 变温拈滞系数测定实验装置、温度计、搅拌器、密度计、重锤、小球等实验原理】斯托克斯原理：当半径为r的光滑圆球，以速度v在均匀的无限宽广的液体中运动时， 若速度不大，球也很小，在液体中不产生涡流的情况下，斯托克斯指出，球在液体中所受到 的一阻力F （粘性阻力）为F = 6叩 vr式中耳为液体的粘滞系数，此式称为斯托克斯公式.从上式可知，当液体和温度一定时， 阻力F的大小和物体运动速度v成比例.当质量为m、体积为V的小球在密度为P的液体中下落时，作用在小球上的力有三个，即：⑴重力mg，（2）液体的浮力P Vg（ P是液体的密度，V是小球的体积），（3）液体的粘性I 6・哪尸~ I （）阻力6_重力向下，1浮力… 图）．球刚开始下落时，速度很小，阻力不大，小球作加速度下降随着速度的增加，阻力 逐渐加大，速度达到一定值时，阻力和浮力之和将等于重力，那时物体运动的加速度等于零， 小球开始匀速下落，即mg = pVg + 6 兀qvr此时的速度v为终极速度，由此式可得n = （m -PV） g6兀vr令小球的直径为d,并用m = td3p、,v,r = £,V = 2d3,v -是实际测的小球下落的速度 6 。

t 2 6 0v--小球下落的理想速度，当=v时，0代入上式得n =18l(1)其中p'为小球材料的密度，1为小球匀速下落的距离，t为小球下落i距离所用的时间12I f由于液体在容器中，而不能满足无限宽广的条件，实验证明若小球沿筒的中心轴线下落，实际测得的速度v0和理想条件下的速度v存在关系v = vo（1 + 24 討 + 33 缶）须将（1）上式修正为符合实际情况的式子（经验式）：、（p、- p） gd 21 n18 l/ d—……(2)(1 + 2.4 - )(1 + 3.3 对)其中D为容器内径，H为液柱高度其次，斯托克斯公式是假设在无限涡流的理想状态导出的，实际小球下落时不能是这 样理想状态，因此还要进行修正为判断是否出现涡流，可用流体力学中一个重要参数, 雷诺数：R旦en(3)..v -小球下落的实际速度,-小球的直径,p-液体的密度，-液体粘度0实验时先用（2）式求出近似的耳，用此耳值代入（3）式求出雷诺数R，当R不很大 ee时（R Z10，但在实际应用落球法时，R 一般都小于10）时，斯托克斯公式修正为（粘滞阻 ee力f可近似用下式）：3 19F 二 6兀rv n （1 + R - R 2）16 e 1080 e ）3n' = n(1 + -- R —n '匕、-爲2 t18 l船 Re 2) -111n'--表示考虑到此种修正后 的粘度(1 + 2.4 — )(1 + 3.3 —) 1 + — R ——19 R 2D 2 H 16 e 1080 e实验内容和步骤】1）仪器按结构组装莞成后："往玻；入适量的待测液体（高度430〜440mm1、 安装调整仪器及实验准备。

为宜），如甘油，往水箱中加入适量的水（比提手高盂左右）连接好主机和水泵的电源线、 计时数据传输线、温度数据传输线（把温度传感器放入水中）、进水管和出水管把出水管浸 没水中并调整好温度传感器的位置，让它们不要碰到加热器2）打开主机电源后，可看见实验架上的上、下两个激光发射器发出红光在仪器横梁中 间部位放重锤部件，微调底板上的水平调节螺丝使仪器较为水平即可调节上、下两个发射 器，使其红色激光束对准锤线（也是小球下落路径）两发射器摆放位置稍微靠下，以保证计 时阶段小球已是匀速下落；两光束间距尽量大些，以减小计时和下落距离测量的相对误差3）收回重锤部件，调节上、下两个接收器，使红色激光束对准接收孔当主机面板上触发指示灯亮时，就表示两接受器同时接收到了光束，尽量使光束从接收孔中心垂直射入，以 便减少气泡对计时的干扰若有气泡经过激光束时，会附加些折射，这就可能导致非目的 性计时）2 ．用温度计测量室温下待测液的温度，然后在仪器横梁中间部位放入铜质球导管，让小球从铜质球导管中下落，记录每次小球下落L距离的时间，取各次计时的平均值做为下落 时间3．在主机上设置好要达到的温度值（建议不高于 50 度，因为温度太高，小球匀速下落 条件难以满足，且影响仪器使用寿命），按确定按纽后仪器开始给循环水加热。

每隔三分钟 用搅拌棒伸入待测液中搅拌一次（先把铜质球导管和横梁小心取下），这样可以加快待测液的 升温速率、缩短热量扩散达到均匀的时间等主机温度表稳定显示预期温度以及待测液温度 稳定不变时，记下此时待测液的温度（待测液温度一般小于设定的水温值，用温度仪测量） 然后把横梁小心装上，放入重锤检查激光是否打在锤线上，若拆装横梁后不能正常计时，可 重复 1）中若干步骤调好激光器位置最后重复 2）中步骤，得到不同温度下小球的下落时间4. 记录实验时待测液的深度H用分析天平测量30颗小钢球的质量m,,用千分尺测 出小球直径d,用密度计测液体的密度，用游标卡尺测量筒内径Do自己设计表格注意事项】1．主机接通电源后不要打开水箱盖（被封闭的加热器内通有220 伏电压）!实验室插座接地端应确保接地，以保证与之相连的加热器外壳和水箱中的水不带电2. 激光束不能直射人的眼睛，以免损伤眼睛3. 实验时应避免水泵空转，以延长水泵使用寿命实验过程中若加水应先关闭水泵电 源，以防注水时产生大量水泡使得水泵空转4．水箱中水位不能过低,整个实验过程都应确保水能浸没加热器发热部分（底部大圈） 和水泵转叶5．温度传感器和出水管不要碰到加热器，以免烫坏变形。

6．引导管的内壁和投放的小球应保持清洁，以保证小球顺利滑出引导管 7．应保证实验用水的清洁，仪器用过一段时间后要清洗，以确保计时的顺利进行和水 泵的正常工作思考题】1.如何判断小球是否是匀速下落？2•液体的高度L,在测液体密度前测与是在液体密度后测比较，哪个好？。