落球法测定液体的粘滞实验报告数据η是否大于13篇

篇一：落球法测定液体的粘滞实验报告数据η是否大于1

　　

　　落球法测量液体的黏滞系数实验报告一、实验题目落球法测量液体的黏滞系数二、实验目的学会使用PID温控试验仪掌握用落球法测量液体的黏滞系数的基本原理掌握实验的操作步骤及实验数据的处理三、实验器材变温黏度测量仪、，ZKY-PID温控实验仪、秒表、螺旋测微器，钢球若干实验仪器简介：1、变温黏度仪如右图所示，待测液体在细长的样品管中能使液体温度较快地与加热水温达到平衡，样品管壁上有刻度线，便于测量小球下落的距离。样品管外的加热水套连接到温控仪，通过热循环水加热样品。底座下有调节螺丝钉，用于调节样品管的铅直。2、开放式PID温控实验仪温控实验仪包含水箱、水泵、加热器、控制及显示电路等部分。本实验所用温控实验仪能根据实验对象选择PID参数以达到最佳控制，能显示温控过程的温度变化曲线和功率的实时值，能存储温度及功率变化曲线，控制精度高等特点。仪器面板如右图所示：开机后水泵开始运转，显示屏显示操作菜单，可选择工作方式，输入序号及室温，设定温度及PID参数。使用左右键选择项目，上下键设置参数，按确认进入下一屏，按返回键返回上一屏。进入测量界面后屏幕上方的数据栏从左至右依次显示序号，设定温度、初始温度、当前温度、当前功率、调节时间等参数。图形以横坐标代表时间，纵坐标代表温度（以及功率），并可用上下键改变温度坐标值。仪器每隔15秒采集一次温度及加热功率值，并将采得的数据示在图上。温度达到设定值并保持2min温度波动小雨0.1℃，仪器自动判定达到平衡，并在图形区右边显示过渡时间ts，动态偏差σ，静态偏差e。四、实验原理1、液体的黏滞系数：如果将黏滞流体分成许多很薄的流层，个流层的速度是不相同的。当流速不大时，流速是分层有规律变化的，流层之间仅有相对滑动而不混合。这中流体在管内流动时，其质点沿着与管轴平行的方向做平滑直线运动的流动成为层流。如下图所示实际流体在水平圆形管道中作层流时的速度分布情况，附着在管壁的一层流体流速为0，从管壁到管轴流体的速度逐渐增大，管轴出速度最大，形成不同流层。如下图所示：

　　假设流体沿X方向分层流动，沿Y方向速度梯度为S，实验证明黏滞力f与它们的关系式如下：f=ηdv△Sdydv，相邻流层接触面积为△dy①式中比例系数η称为流体的黏滞系数，简称黏度，在国际单位制中，黏度的单位是Pa·S（帕·秒），它是指当两层流层间具有单位速度梯度时，沿流层单位面积上所受的内摩擦力，该式称为牛顿黏滞定律。一般情况下，黏滞系数的大小与液体本身性质、液体的温度和流速有关。不同流体黏度不同，同种流体在不同温度下黏度也不同。另外，流体的黏度还与压强有关，在高压下的流体黏度会有比较明显的增加。2、实验基本构思：小球落在蓖麻油中下落，在竖直方向达到受力平衡时，开始匀速运动，通过手里平衡的分析，找到影响蓖麻油黏度的因素，并通过实验的方法测量出黏度的大小。3、实验原理：f如右图所示，质量为m的金属小球在黏滞液体中下落时，收到3个力分别为重力G、浮力F、以及黏滞阻力f。若液体的黏滞性较大，小球的质量均匀、体积较小、表面光滑，小球在液体中下落不产生漩涡，而且下落速度较小，则小球收到的黏滞阻力为f=3πηvd②Fv其中η为液体的黏度，d为小球的直径，v是小球在流体中运动时相对流体的速度。当小球开始下落时，速度较小，所受到的黏滞阻力也较小，这时，小的重力大于浮力和黏滞阻力之和，做加速运动；随着小球速度的增加，G小球所受黏滞阻力也随之增加，当小球的速度达到一定数值v0时，三力平衡，小球受外界合力为0，小球开始匀速下落，此时

　　G=F+f③mg=ρ0gV+3πηv0d即式中m，V分别表示小球的质量和体积，ρ0表示液体密度。如果ρ表示小球的密度，则小球的体积为小球质量m为代入整理得V=43π（d2）3m=ρV=π6d3ρ=(ρ-ρ0)gd218v0④⑤⑥η

　　当小球密度较大，直径不是太小，而液体的黏度值又小时，小球在液体中的平衡速度v0会达到较大的值，奥西思-果尔斯公式反映出了液体运动状态对托克斯的影响：319f=3πηv0d(1+Re?⑦Re2+····)161080其中Re为雷诺数，是表征液体液体运动状态的无量纲参数。Re=ρ0v0d/η⑧当Re小于0.1时，可认为②⑥成立。当0.1

　　五、实验步骤1、检查仪器后面的水位管，将水箱的水加到适当值平常加水从仪器顶部的注水孔注入。若水箱排空后第一次加水，应该用软管从出水孔将水经水泵加入水箱，以便排出水泵的空气，避免水泵空转或发出嗡鸣声。2、设置PID参数若对PID调节原理感兴趣，可在不同升温区间段有意改变PID参数组合，观察参数改变对调节过程的影响，探索最佳控制参数。若只是把温控仪作为实验工具使用，则保持仪器设定的初值，也能达到较好的控制效果。3、测定小球直径用螺旋测微器测定小球直径d，并记录数据4、测定小球在液体中下落速度并计算黏度测控仪温度达到设定值后再等约10min，使样品管中的待测液体温度与加热水温完全一致才能测液体黏度用镊子夹住小球沿样品管中心轻轻放入液体，观察小球是否一直沿中心下落，若样品管倾斜，应调节其铅直。测量过程中，尽量避免对液体的扰动。用秒表测量小球落经一段距离的时间t，并计算小球速度v0，用⑥或⑩式计算黏度η，记录在表中，该表列出了部分温度下黏度的标准值，可将这些值与测量值做对比，并计算相对误差。最后做出η-t图像实验完后，用磁铁将小球吸引至样品管口，用镊子夹入蓖麻油中保存，以备下次使用。六、实验数据记录及处理小钢球直径次数d/10^-3m1112131415161718平均值1将实验测得数据代入公式(ρ-ρ0)gd2η=18v0黏度的测定即可求得η的值，测出η便可求得实验相对误差，处理后的数据如下表温度/℃13035404526.9118.7813.3710.35226.5918.8813.6510.34326.4418.9313.4410.41时间/s426.3418.7213.5310.09526.0318.8713.7110.25平均26.46218.83613.5410.2880.00760.01060.01480.0194速度/(m/s)η（测*η（标相对量值）准值）误差/(Pa·s/(Pa·s）)0.4410.3140.2250.1710.4510.3120.2310.1792.21%0.64%2.60%4.45%ρ=7.8×103kg/m3，ρ0=0.95×103kg/m3，D=2.0×10?2m由以上数据画出η-t图如下所示：

篇二：落球法测定液体的粘滞实验报告数据η是否大于1

　　

　　?落球法测液体黏度实验报告（带数据）曲?师范?学实验报告实验?期：2020.5.24实验时间：8：30-12：00姓名：??柒学号：**********年级：19级专业：化学类实验题?：?落球法测液体黏度?、实验?的：1.掌握?落球法测量液体的粘滞系数。2.了解?斯托克斯公式测量液体粘滞系数的原理，掌握适?条件。3.测定蓖?油的粘滞系数。?、实验仪器：蓖?油，玻璃圆筒，游标卡尺，?尺，电?秒表，?钢球，螺旋测微器，天平，镊?，密度计，温度计三、实验内容：（1）??尺测量?球匀速运动路程的上、下标记间的距离L（L在实验过程中不允许修改）。（2）?秒表分别测量直径d=2.000mm和d=1.500mm的?球下落L所需要的时间t，重复测量6次，取平均值。（3）将测量数据填?数据表格。四、实验原理：2、?落球法测量液体的黏度当?球在液体中运动时，见下图，将受到与运动?向相反的摩擦阻?的作?，这种阻?即为黏滞?。它是由于粘附在?球表?的液层与邻近液层的摩擦?产?的。当?球在均匀、?限深?的液体中运动时，若速度不?，球的体积也很?，则根据斯托克斯定律，?球受到的黏滞?为F=6πηvr式中，η为液体的黏度，v为?球下落的速度，r为?球半径。如果让质量为m，半径为r的?球在?限宽?的液体中竖直下落，它将受到三个?的作?，即重?G，液体浮?F浮，粘滞?F。F=6πηvrF浮=4/3πr3ρ0gG=mgG=F-F浮=0由此可得液体的粘滞系数为：3004()3=6mrgrvπρηπ-若测量?球以匀速率v0下落距离L所?的时间t，则液体的粘滞系数为：304()3=6mrg

　　trLπρηπ-?（1）由于实验中，?球是在内半径为R（直径为D）的玻璃圆筒内下落，圆筒的直径和液体深度都是有限的，因此实际作?在?球上的粘滞阻?将与斯托克斯公式给出的略有不同。当圆筒直径远远?于?球直径，且液体?度也远?于?球直径时，其差异是很微?的。因此，在求粘滞系数时我们加上?项修正项，将上述粘滞系数公式变为304()3=r61+2.4mrgtrLRπρηπ-

　　（）本次实验中我们忽略由于实验条件限制所引?的修正，?公式（1）计算液体粘滞系数：303020204()3=64()3=64())2=18()18mrgtrLrgtrLdgtLdgtLπρηπρρππρρρρ----=（其中：

　　ρ

　　、ρ0、d、L分别为?球密度、液体密度、?球直径、?球匀速下落?度。图3?球下落?意图当?球在液体中下落时，作?在?球上的?有重?ρgV，浮?ρ0gV和黏滞?6πηvr，其中ρ和ρ0分别是?球和液体的密度，V是?球的体积，三个?都在竖直?向，重?向下，浮?和黏滞?向上。当?球刚开始下落时，重??于浮?和黏滞?之和，?球向下做加速运动。随着速度的增加，黏滞?逐渐加?，当速度达到?定值时，作?在?球上的各个?达到平衡，于是?球匀速下落上式适?于?球在?限深?的液体内运动的情况。考虑到器壁对?球运动的影响，实验中要注意使?球以初速度为零沿轴线位置下落。如上图所?，射?球下落的距离为L，?球通过距离为L所?的时间为t，则1(ρ?ρ0)gd2tη=

　　五、实验步骤：Ⅰ、流程简述：1．调整底座?平。2．调整底盘?平。3．确定?球下落间距L（实验过程中不允许改动）。4．记录测量的结果；?镊?夹起?球，先在蓖?油中浸?下，然后在圆筒中央靠近液?处轻轻投下，?由落体下落，然后?秒表记录每次?球经过L所?的时间t，每个?球重复实验六次。Ⅱ、线上操作：1.主窗体介绍成功进?实验场景后，实验场景主窗体如下图所?落球法测液体的黏度实验场景2.正式开始实验1、拖动场景中?尺?量筒右侧。

　　2、在玻璃量筒?视图中调节开始、结束?度，点击数据表格中“确认按钮”，保存状态。实验过程不允许再调整计时?度。3、打开秒表?视图，准备计时。4、测量直径2.000mm?球的下落时间。1）拖动镊??盛放2.0mm钢球的砝码盒处，夹取钢球。2）拖动钢球?玻璃量筒处，松开?标，钢球下落。

　　5、测量钢球下落时间6、参照步骤3、4、5，重复测量?、?钢球下落时间。记录到数据表格，计算液体黏度系数。7、拖动吸铁?，将钢球从量筒底部取出。

　　8、结束实验。六、实验数据：1.实验数据记录2.实验数据处理所?平均时间/s222.025.400.34931.522.029.560.3478t1=（5.38+5.42+5.30+5.54+5.38+5.40）/6=5.40t2=（9.58+9.56+9.58+9.50+9.54+9.58）/6=9.56七、思考题1、为了做好本实验，应特别注意哪?点？答：筒内油须长时间的静?放置，以排除?泡，使液体处于静?状态。实验过程中不可捞取?球，不可搅动。将?钢球在液体中浸?下，然后?镊?把?钢球沿量筒中?轴线近液?处?由落下。液体粘滞系数随温度的变化?变化，因此测量中不要??摸量筒。在观察?钢球通过量筒标志线时，要使视线?平，以减?误差。2、若将筒内油温升??些，对测定结果有何影响？答：遵循热胀冷缩原理，??油加热后体积变?，密度相对就会变?。ρ0减?，导致测得的结果偏?3、斯托克斯公式的应?条件是什么？本实验是怎么样满?这些条件的，是怎么修正的？答：?限宽?的液体，?涡流，液体静?，?球刚性，表?光滑，恒温条件，?初速度下落，匀速过程满?该公式本实验采?刚性?球，使?球的半径远?于液?，体积可忽略不计，放??球时尽量轻来满?公式适?条件

　　修正d/2R.前乘修正系数2.4；d/2h前乘修正系数3.34、在测量t时，如何避免在判断?球通过N1和N2时的视差？?不透明物体，如?纸等档住N1的上?，N2的上?

篇三：落球法测定液体的粘滞实验报告数据η是否大于1

　　

　　实验一

　　落球法测液体的粘滞系数

　　粘滞系数是液体的重要性质之一，它反映液体流动行为的特征．粘滞系数与液体的性质，温度和流速有关，准确测量这个量在工程技术方面有着广泛的实用价值．如机械的润滑，石油在管道中的传输，油脂涂料，医疗和药物等方面，都需测定粘滞系数．

　　测量液体粘滞系数方法有多种，落球法（又称Stokes法）是最基本的一种，它可用于测量粘度较大的透明或半透明液体，如蓖麻油，变压器油，甘油等．

　　【实验目的】

　　1．学习和掌握一些基本物理量的测量；

　　2．学会落球法测定液体的粘滞系数．

　　【实验原理】

　　一个在液体中运动的物体会受到一个与其速度反方向的摩擦力，这个力的大小与物体的几何形状、物体的速度以及液体的内摩擦力有关．液体的内摩擦力可用粘滞系数来表征．对于一个在无限扩展液体中以速度v运动的半径为r的球形物体，斯托克斯（G.G.Stokes）推导出该球形物体受到的摩擦力即粘滞力为

　　F1?6????v?r

　　（1）

　　当一个球形物体在液体中垂直下落时，它要受到三种力的作用，即向上的粘滞力F1、向上的液体浮力F2和向下的重力F3．球体受到液体的浮力可表示为

　　F2?4?3?r??1?g

　　（2）

　　上式中

　　1为液体的密度，g为重力加速度．球体受到的重力为

　　F3?4?3?r??2?g

　　（3）

　　式中

　　2为球体的密度．当球体运动某一时间后，上述三种力将达到平衡，即

　　F1?F2?F3（4）

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　　此时，球体将以匀速v运动（v也称为收尾速度）．因此，可以通过测量球体的下落速度v来确定液体的粘滞系数：

　　???r2?29??2??1??g

　　v

　　（5）

　　这里v可以从球体下落过程中某一区间距离s所用时间t得到，这样粘滞系数为

　　???r2?29??2??1??g?t

　　s

　　（6）

　　在实际测量中，液体并非无限扩展，且容器的边界效应对球体受到的粘滞力有影响，因此公式（1）需要考虑这些因数做必要修正．对于在无限长，半径为R的圆柱形液体轴线上下落的球体，修正后的粘滞力为

　　r??F1?6????v?r??1?2.4??

　　R??

　　（7）

　　这样公式（6）变为

　　???r2?29??2??1??g?t?s1r1?2.4?R

　　（8）

　　如果考虑到圆柱形液体的长度L并非无限长，还有r/L量级的进一步修正．

　　F1+F2F3图1液体中小球受力分析图

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　　【实验仪器】

　　落球法粘滞系数测定仪（见图2）、小钢球、蓖麻油、米尺、液晶数显千分尺、游标卡尺、液体密度计、电子天平、电子秒表和温度计等．

　　12325直流稳压电源5v/1A41：钢球导管；2：半导体激光器；3：三维调节支架4：蓖麻油；5：量筒

　　图2落球法粘滞系数测定仪示意图

　　【实验内容】

　　1．调整粘滞系数测定仪

　　（1）调整底盘水平，在底盘横梁上放重锤部件，调节底盘旋纽，使重锤对准底盘的中心圆点；

　　（2）将实验架上的上，下二个激光器接通电源，可看见其发出红光．调节上、下二个激光器，使其红色激光束平行，并对准锤线；

　　（3）收回重锤部件，将盛有被测液体的量筒放置到实验架底盘中央，并在实验中保持位置不变；

　　（4）在实验架上放上钢球导管；

　　（5）将小球放入钢球导管，看其是否能挡阻光线，若不能，则适当调整激光器位置．

　　2．测量下落小球的匀速运动速度

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　　（1）测量上、下二个激光束之间的距离；

　　（2）放小球入钢球导管，当小球落下，阻挡上面的红色激光束时，光线受阻，此时用秒表开始计时，到小球下落到阻挡下面的红色激光束时，计时停止，读出下落时间，重复测量6次以上．

　　3．测量小钢球的密度2（1）用电子天平测量小钢球的质量m，测量一次；

　　（2）用千分尺测其直径d，测量十次，计算平均值；

　　（3）计算小钢球的密度2．

　　4．用液体密度计测量蓖麻油的密度．用游标卡尺测量量筒的内径D1（单次测量）（测量六次）．用温度计测量液体温度（液体粘滞系数随温度变化很快，因此需要标明测量是在什么温度下进行的．）．

　　5．用公式（8）计算值，值保留三位有效数据，的单位为kg·m-1·s-1．

　　6．用滚筒法测量蓖麻油的粘滞系数，根据落球法的测量结果和仪器说明书，选择合适的转子和转速。

　　【注意事项】

　　实验时动作仔细，不要让油洒到实验台上．

　　【思考题】

　　1．如何判断小球达到匀速运动状态？

　　2．仔细观察液体密度计的结构，说明它的工作原理．

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