【精品】落球法測(cè)量液體的粘滯系數(shù)
液體的粘滯系數(shù)是指單位面積上兩層流體在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的剪切應(yīng)力的比值，也就是黏性的量度。在工業(yè)、生產(chǎn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域中，液體的粘滯系數(shù)是一個(gè)非常重要的參數(shù)。在化學(xué)、藥品、民用和環(huán)保領(lǐng)域中，測(cè)定液體的粘滯系數(shù)會(huì)直接影響到液體的使用和品質(zhì)。通過(guò)落球法測(cè)量液體粘滯系數(shù)的方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中。接下來(lái)將詳細(xì)介紹落球法測(cè)量液體粘滯系數(shù)的原理、步驟和注意事項(xiàng)。
1.實(shí)驗(yàn)原理
落球法是通過(guò)測(cè)量液體對(duì)采用特定順序掉落的球的阻力大小，來(lái)推導(dǎo)出液體的粘滯系數(shù)，也稱為斯托克斯法。當(dāng)液體中的一個(gè)球在受力平衡下自由落下時(shí)，其滑動(dòng)阻力與重力相等，此時(shí)運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)即恒速狀態(tài)。
斯托克斯公式如下：
F=6πηrv
其中，F(xiàn)是球所受的阻力，η是流體粘度，r是球半徑，v是球的降速度。
所以，液體粘度可以根據(jù)公式推算而得。
2.實(shí)驗(yàn)步驟
2.1 器材準(zhǔn)備
實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備如下：稱量器、物理天平、萬(wàn)能架、滑動(dòng)卡尺、測(cè)定液體、掉球器、支架靈敏度等。
2.2 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備
確定采用哪一種球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并注意該球的重量、半徑和密度等參數(shù)，并確保球表面必須光滑。
將掉落器的底部設(shè)定為垂直于測(cè)量板并與水平面相等，并確保測(cè)量板的溫度穩(wěn)定。
取一定量的液體，將其轉(zhuǎn)移至規(guī)定的容器中，在容器中保留足夠的空間讓球自由下落。
①將測(cè)定液體倒入容器中，確保液面高度超過(guò)掉落球軌道的最低位置。注意，要等待液體溫度穩(wěn)定。
②仔細(xì)地沿著軌道掉落球。
③隨后根據(jù)滑動(dòng)卡尺得到球的降落距離。
④重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，至少取3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以得到更為準(zhǔn)確的粘滯系數(shù)。
3.注意事項(xiàng)
①實(shí)驗(yàn)中必須確保液體溫度穩(wěn)定，并在測(cè)量前等待液體溫度穩(wěn)定。
②球表面必須光滑，以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
③實(shí)驗(yàn)室環(huán)境應(yīng)盡可能減少干擾因素。
④在實(shí)驗(yàn)中，控制液體的落球速度必須穩(wěn)定。
4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)步驟所獲得的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)斯托克斯公式計(jì)算液體粘著力值。如果實(shí)驗(yàn)數(shù)值有誤差，可以通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均數(shù)計(jì)算，以獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。
在使用落球法測(cè)量液體的粘滯系數(shù)時(shí)，需要注意以上幾點(diǎn)事項(xiàng)，以確保該實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)具有一定的準(zhǔn)確性和可靠性。液體粘滯系數(shù)隨溫度和壓力變化而變化，使用這種方法測(cè)量液體粘滯系數(shù)時(shí)必須控制并記錄溫度和其他變量，以便在不同條件下獲得相應(yīng)的粘滯系數(shù)值。此外，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，必須保持干凈，并避免異物、灰塵和異味的影響。
