落球法测量液体粘滞系数
落球法测量液体粘滞系数
首先我们来了解一下原理
液体的粘滞性
在流动的液体中,各流体层的流速是不同的,这样就导致在相互接触的两个流体层之间的接粗面上,形成一对阻碍两流体层相对运动的等值而反向的摩擦力,流速慢的流体层给相邻流速快的流体层一个使之减速的力,而该力的反作用力又给流速较慢的流体层一个使之加速的力,这对内摩擦力也被称为粘滞力,流体所具有的这种性质也成为粘滞性
> ( 自我理解 ) 流体层中各层面的流体流速不一样,从而导致流速慢的给流速快的减速,流速快的同时给流速慢的加速,从而产生一种力,这种力成为粘滞力,这种性质成为粘滞性
其次,了解一下粘滞系数
粘滞系数
液体的粘滞系数又称为内摩擦系数或粘度。是描述 液体内摩擦力性质 的一个重要物理量。它表征液体 反抗形变 的能力,只有在液体内存在相对运动时才表现出来
( 必须存在内摩擦力,才能表现出来 )
特点:
- 与液体的自身性质有关
- 与液体的流速有关
- 与液体的温度有关
> 使用落球法测量液体粘滞系数,主要是利用小球在液体中下落的运动状态来测定量粘滞系数 ( 除了落球法还有 1、泊肃叶法,2、转筒法,3、阻尼法 等 )
落球法中,小球在液体中受到三个力,重力,浮力,粘滞力。在理想条件下( 理想条件指:小球在液体中速度很小,小球半径很小,且液体可以视为在各个方向上都是无限延展的 )那么,由斯托克斯公式可以得到
F = 3 * Π * η * v * d 其中 η 为粘滞系数,v 为速度,d 为半径
如果小球下落时,液体各层间相对运动速度较小时,会呈现稳定的运动状态,但如果各层间相对运动感速度较快,那么就会破坏这种层流,过渡到湍流,甚至漩涡,那么从奥西思-果尔斯公式可以反映出液体运动状态对斯托克斯公式的影响
F = 3 * Π * η * v0 * d * (1+3/16*Re-19/1080*Re^2+...)其中Re为雷诺数,表征液体运动状态无关量的一个参数而 Re = v0 * d * ρ0 / η(ρ0为液体密度)- 而当Re < 0.1 时,液体运动状态稳定,理想条件成立,因此可以使用理想条件的计算公式但如果 0.1< Re < 1 时应该考虑高次修正项η1 = η - 3/16 * v0 * d * ρ0
仪器选择
- 螺旋测微器
- 变温粘滞系数试验仪
- 开放式PID温控试验仪
- 电子停表
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借鉴《 大学物理实验(第二版)》
转载于:https://www.cnblogs.com/Yunrui-blogs/p/11426558.html
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