液體的粘滯系數是指單位面積上兩層流體在相對運動時所受到的剪切應力的比值,也就是黏性的量度。在工業、生產和科學研究等領域中,液體的粘滯系數是一個非常重要的參數。在化學、藥品、民用和環保領域中,測定液體的粘滯系數會直接影響到液體的使用和品質。通過落球法測量液體粘滯系數的方法已經被廣泛應用于實際生產和實驗研究中。接下來將詳細介紹落球法測量液體粘滯系數的原理、步驟和注意事項。
1.實驗原理
落球法是通過測量液體對采用特定順序掉落的球的阻力大小,來推導出液體的粘滯系數,也稱為斯托克斯法。當液體中的一個球在受力平衡下自由落下時,其滑動阻力與重力相等,此時運動的速度達到穩定狀態即恒速狀態。
斯托克斯公式如下:
F=6πηrv
其中,F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,液體粘度可以根據公式推算而得。
2.實驗步驟
2.1 器材準備
實驗器材準備如下:稱量器、物理天平、萬能架、滑動卡尺、測定液體、掉球器、支架靈敏度等。
2.2 實驗前準備
確定采用哪一種球進行實驗,并注意該球的重量、半徑和密度等參數,并確保球表面必須光滑。
將掉落器的底部設定為垂直于測量板并與水平面相等,并確保測量板的溫度穩定。
取一定量的液體,將其轉移至規定的容器中,在容器中保留足夠的空間讓球自由下落。
①將測定液體倒入容器中,確保液面高度超過掉落球軌道的最低位置。注意,要等待液體溫度穩定。
②仔細地沿著軌道掉落球。
③隨后根據滑動卡尺得到球的降落距離。
④重復上述實驗,至少取3次實驗結果,以得到更為準確的粘滯系數。
3.注意事項
①實驗中必須確保液體溫度穩定,并在測量前等待液體溫度穩定。
②球表面必須光滑,以確保實驗的準確性。
③實驗室環境應盡可能減少干擾因素。
④在實驗中,控制液體的落球速度必須穩定。
4.實驗數據處理
通過上述實驗步驟所獲得的數據,可以根據斯托克斯公式計算液體粘著力值。如果實驗數值有誤差,可以通過多次實驗,并對數據進行平均數計算,以獲得更準確的結果。
在使用落球法測量液體的粘滯系數時,需要注意以上幾點事項,以確保該實驗所獲得的數據具有一定的準確性和可靠性。液體粘滯系數隨溫度和壓力變化而變化,使用這種方法測量液體粘滯系數時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的粘滯系數值。此外,在實驗室環境中,必須保持干凈,并避免異物、灰塵和異味的影響。