奥氏粘度计测液体的粘滞系数.pdf

实验四奥氏粘度计测液体的粘滞系数【实验目的】1.学会使用奥氏粘度计测定液体的粘滞系数2.学会正确使用温度计，秒表3.了解比较法的好处。【实验仪器】奥氏粘度计，温度计，秒表，量筒，大烧杯，物理支架，蒸馏水，酒精，吸球。实验装置如图1。图1实验装置示意图【实验原理】各种实际液体具有不同程度的粘滞性，当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力，它的方向平行于接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数η称为粘滞系数，它是表征液体粘滞1性强弱的重要参数，液体的粘滞性的测量是非常重要的，例如，现代医学发现，许多心血管疾病都与血液粘度的变化有关，血液粘度的增大会使流入人体器官的血流量减少，血液流速减缓，使人体处于供血和供氧不足的状态，这可能引起多种心脑血管疾病和其他许多身体不适症状。因此，测量血粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。1840年泊肃叶（Poiseulle）研究了牛顿液体在毛细管中的流动，他发现当液体在毛细管中稳定流动时，流经毛细管的流量V与毛细管两端压强差Δ＝-P、毛细管半径的四次方及时间成正比，与毛细管的长度PP12r0tL、液体的粘滞系数η成反比。根据泊肃叶公式πr4∆PQ=(1)8ηL则由此可得液体的粘滞系数为πr4∆Pη=t（2）8VL其中V＝Qt为时间t内流过毛细管的液体体积。应用这一原理，奥氏特瓦尔德（1553一1932）设计制做了如图1所示的粘度计。它用玻璃制成，B泡的位置较高，为测定液体体积的球，上下各有一刻痕m和n（m、n间的容器相当于量筒），在n之下是一段截面相等的毛细管C。使用时竖直放置在恒温槽中。如果我们采用直接法测量，需将一定量的液体由A管注入，然后用吸球把液休吸入B泡，高于m线，让液体经毛细管自由下降。液体下落到m线时开始计时，至n线时停止计时，时间间隔为t秒，流经m、n的液体体积为V。由于该部分液体向下流动，受到的压强差是ΔP=ρgh。但是在实际中h、r、L、V都是难以测2准的，尤其是h在测量过程中，随着液体重力势能的改变而正比地变化着，更无法测量。因此可以用比较法测量未知液体的粘滞系数。即让相同体积的标准液体（如蒸馏水）和待测液体分别流过同一粘度计，如果两种液体其密度和ρ，η和ρ，η通过相同的毛细管的时间分别为和，粘滞系数分别为1122t1t2则有ρtη=22η(3)2ρt111由此可见，如果已知液体1的ρ，η和液体2的ρ，测出两种液体通过112毛细管的时间t和t，即可求出液体2的粘滞系数η。从而使实验简化，122并提高了测量的精确度。【实验步骤】1、测定某一温度下酒精的粘滞系数。2、用8ml蒸馏水洗涤粘滞计，尤其是毛细管一定要洗涤干净。3、将粘度计如图1固定于水槽中，注意毛细管要竖直。4、将6ml蒸馏水自A管注入，利用吸球自B管开口处将管中的蒸馏水吸至高于刻痕m上一点，捏住橡胶管，取下吸球。5、放开橡胶管，使毛细管中蒸馏水自然下降，当液体流经刻痕m时按下秒表开始计时，当液体流经刻痕n时按下秒表停止计时，记下时间t1和温度。按步骤3、4重复三次。T16、取下粘度计，用酒精洗涤（8ml）干净，洗涤后的酒精倒入酒精回收瓶。7、将6的酒精注入粘度计，按3、4的步骤操作，记下此时的温度mlT2和时间，重复三次。t28、将酒精倒出，取下粘度计，用蒸馏水洗净。39、查出选定温度下水和酒精的密度ρ、ρ，利用(3)式计算η，如果和122理论值的误差大于5％，则重做实验。【注意事项】1、拿粘度计时要注意最好只拿A管，以免损坏粘度计。2、粘度计一般要清洗3次，以保证清洗干净。3、粘度计B管要浸入水槽中并保持竖直，粘度计中的液体不能有气泡。4、将液体从A管用吸球吸到B管时，要注意不要使其进入橡胶管。5、实验中不要长时间拿住粘度计，以免改变粘度计中液体的温度，若环境温度改变较大，要重做实验。6、秒表有两类，要注意其读数和使用方法。按秒表时不能用力过度。【数据表格与数据处理】温度T＝水的密度ρ＝1酒精的密度ρ＝2水的粘滞系数η＝1蒸馏水酒精次数(s)T(˚C)t(s)T(˚C)t1112123平均值ρt酒精的粘滞系数：η=22η=2ρt111η−η相对误差：E=2theo×100%=ηtheo结果表达式：η=η±∆η=224