液体的粘滞系数是指单位面积上两层流体在相对运动时所受到的剪切应力的比值,也就是黏性的量度。在工业、生产和科学研究等领域中,液体的粘滞系数是一个非常重要的参数。在化学、药品、民用和环保领域中,测定液体的粘滞系数会直接影响到液体的使用和品质。通过落球法测量液体粘滞系数的方法已经被广泛应用于实际生产和实验研究中。接下来将详细介绍落球法测量液体粘滞系数的原理、步骤和注意事项。
1.实验原理
落球法是通过测量液体对采用特定顺序掉落的球的阻力大小,来推导出液体的粘滞系数,也称为斯托克斯法。当液体中的一个球在受力平衡下自由落下时,其滑动阻力与重力相等,此时运动的速度达到稳定状态即恒速状态。
斯托克斯公式如下:
F=6πηrv
其中,F是球所受的阻力,η是流体粘度,r是球半径,v是球的降速度。
所以,液体粘度可以根据公式推算而得。
2.实验步骤
2.1 器材准备
实验器材准备如下:称量器、物理天平、万能架、滑动卡尺、测定液体、掉球器、支架灵敏度等。
2.2 实验前准备
确定采用哪一种球进行实验,并注意该球的重量、半径和密度等参数,并确保球表面必须光滑。
将掉落器的底部设定为垂直于测量板并与水平面相等,并确保测量板的温度稳定。
取一定量的液体,将其转移至规定的容器中,在容器中保留足够的空间让球自由下落。
①将测定液体倒入容器中,确保液面高度超过掉落球轨道的最低位置。注意,要等待液体温度稳定。
②仔细地沿着轨道掉落球。
③随后根据滑动卡尺得到球的降落距离。
④重复上述实验,至少取3次实验结果,以得到更为准确的粘滞系数。
3.注意事项
①实验中必须确保液体温度稳定,并在测量前等待液体温度稳定。
②球表面必须光滑,以确保实验的准确性。
③实验室环境应尽可能减少干扰因素。
④在实验中,控制液体的落球速度必须稳定。
4.实验数据处理
通过上述实验步骤所获得的数据,可以根据斯托克斯公式计算液体粘着力值。如果实验数值有误差,可以通过多次实验,并对数据进行平均数计算,以获得更准确的结果。
在使用落球法测量液体的粘滞系数时,需要注意以上几点事项,以确保该实验所获得的数据具有一定的准确性和可靠性。液体粘滞系数随温度和压力变化而变化,使用这种方法测量液体粘滞系数时必须控制并记录温度和其他变量,以便在不同条件下获得相应的粘滞系数值。此外,在实验室环境中,必须保持干净,并避免异物、灰尘和异味的影响。