用落球法测定液体粘度系数

用落球法测定液体的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。

粘滞系数除了因材料而异之外还比较敏感的依赖温度，液体的粘滞系数随着温度升高而减少，气体则反之，大体上按正比例的规律增长。

研究和测定液体的粘滞系数，不仅在材料科学研究方面，而且在工程技术以及其他领域有很重要的作用。

◆【实验目的】1.学习用落球法测定液体的粘滞系数的原理和方法2.熟悉流动液体中的粘滞现象，掌握粘滞现象的一般规律3.测定蓖麻油的粘滞系数◆【仪器及用具】玻璃量筒、待测液体、游标卡尺、秒表、温度计、米尺、小钢球、读数显微镜◆【实验原理】当流体流动时，各层的流速不同，相邻两层中由于流体分子的热运动，流速慢的流层中的分子进入流速快的流层；同时，流速快的流层中的分子进入流速慢的流层，结果流速快的将变慢，流速慢的将变快。

在宏观上就相当于在两流层间产生了相互作用力，我们称这一对相互作用力为内摩擦力或者粘滞力。

流体中的这一现象称为粘滞现象。

一个半径为r的金属小球在无限广延的粘滞液体中自由下落时，它受到3个力的作用:（1）小球W=ρVg（V为小球体积；ρ为小球密度；g为重力加速度），方向向下；（2）液体作用于小球的浮力F=ρ0Vg（ρ0为液体的密度），方向向上；（3）由于附着于球面的液体与周围其他液层之间的摩擦力，即小球受到的粘滞阻力f，方向向上。

由于液体是无限广延的，而且小球的半径r很小，小球下落的速度v也很小，这由斯托克斯公式可知：f=6πrηv=3πdηv式中，d为小球直径；η为该液体在T℃时的粘滞系数，它只与液体性质和温度有关。

一般的，液体温度越高，η越小。

在CGS制中η的单位是泊（P），1P=1g/（cm•s）；在SI制中，η的单位是帕斯卡•秒（Pa•s），1Pa•s=1kg/m•s=10P。

小球在液体中下落时重力ρVg和浮力ρ0Vg为恒力，而粘滞阻力f与小球下落的速度v 成正比。

福建农林大学物理实验要求及原始数据表格实验11落球法测量液体的粘滞系数专业___________________学号___________________姓名___________________一、预习要点1.落球法测定粘滞系数的基本原理是什么？2.表示粘滞阻力的斯托克斯公式受到怎样的局限？实验中如何修正？二、实验内容使用变温粘度仪测定不同温度下蓖麻油的粘滞系数。

三、实验注意事项1.控温时间至少保证10分钟以上，从而使得样品温度与加热水温一致；2.调节样品管的铅直，尽量保证小球沿样品管中心下落；3.测量过程中，尽量避免对液体的扰动；4.从0刻线开始，小球每下落5cm计时一次，计时要眼明手快，保证视线与管壁刻线水平。

5.为保证数据的一致性，选用唯一的小球进行实验，完成实验后，将小球保存于样品管中的蓖麻油里，防止氧化，以备下次实验使用。

四、原始数据记录表格组号________ 同组人姓名____________________ 成绩__________ 教师签字_______________温度每上升5°C左右测量一次，依照室温情况，测量范围可以在20°C ~55°C间任意选择，但40°C必做。

五、数据处理要求1.计算出不同温度条件下小球下落的速度及蓖麻油的粘滞系数，结果填入表格中，保留三位有效数字；2.用坐标纸画出蓖麻油粘滞系数与温度的关系曲线；3.依照书本的理论值，求出40°C时蓖麻油粘滞系数的相对误差，并分析引起误差的原因。

1福建农林大学物理实验要求及原始数据表格六、数据处理注意事项1.画图时，粘滞系数 为纵坐标，温度T为横坐标，作一条平滑的曲线；2.相对误差保留二位有效数字。

七、思考题1.落球法为什么只适用于测量粘滞系数较高的液体？2.为什么落球要在圆筒中心轴线垂直下落？如果不满足该条件，会导致测量值偏大还是偏小？2。

实验八落球法测量液体粘滞系数概述当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力，它的方向平行于两层液体的接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数η称为粘度，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。

液体的粘滞性的测量是非常重要的，例如，现代医学发现，许多心血管疾病都与血液粘度的变化有关，血液粘度的增大会使流入人体器官和组织的血流量减少，血液流速减缓，使人体处于供血和供氧不足的状态，这可能引起多种心脑血管疾病和其他许多身体不适症状。

因此，测量血粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。

又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。

各种实际液体具有不同程度的粘滞性。

测量液体粘度有多种方法，本实验所采用的落球法是一种绝对法测量液体的粘度。

如果一小球在粘滞液体中铅直下落，由于附着于球面的液层与周围其他液层之间存在着相对运动，因此小球受到粘滞阻力，它的大小与小球下落的速度有关。

当小球作匀速运动时，测出小球下落的速度，就可以计算出液体的粘度。

一、实验目的1、用落球法测液体的粘滞系数；2、研究液体粘滞系数对温度的依赖关系。

二、仪器装置1、THQNZ-1型液体粘滞系数测量实验仪；2、小钢球；3、蓖麻油(自备)；4、钢卷尺；5、千分尺；6、游标卡尺；7、温度计。

液体粘滞系数实验仪如图1所示。

三、实验原理1、当金属小球在粘性液体中下落时，它受到三个铅直方向的力：小球的重力mg（mρ（V是小球体积，ρ是液体密度）和粘滞阻力为小球质量）；液体作用于小球的浮力gVF（其方向与小球运动方向相反）、如果液体无限深广，在小球下落速度v较小情况下，有=（1）6Fπηrv上式称为斯托克斯公式，其中r 是小球的半径；η称为液体的粘度，其单位是s Pa ⋅。

小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力也不大；但随着下落速度的增大，阻力也随之增大、最后，三个力达到平衡，即vr gV mg πηρ6+=于是，小球作匀速直线运动，由上式可得：vrgV m πρη6)(-=令小球的直径为d ，并用3'6m d πρ=，v l t =，2r d =代入上式得ltgd 18)(2'ρρη-=（2） 其中'ρ为小球材料的密度，l 为小球匀速下落的距离，t 为小球下落l 距离所用的时间。

【精品】落球法测量液体的粘滞系数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。

实验4 落球法测量液体的粘滞系数液体粘滞系数又叫内摩擦系数或粘度，是描述流体内摩擦力性质的一个重要物理量，它表征流体反抗形变的能力，只有在流体内存在相对运动时才表现出来。

液体在管道中的传输、机械润滑油的选择、物体在液体中的运动等与都与液体的粘滞系数有关。

液体粘滞系数可用落球法，毛细管法，转筒法等测量方法，其中落球法适用于测量粘滞系数（以下简称η）较高的液体。

η的大小取决于液体的性质与温度，温度升高η值将迅速减小。

如蓖麻油在室温附近温度改变1℃时η值改变约10%。

因此，测定液体在不同温度η值才有意义，欲准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体温度。

1 [实验目的]1.1 观察液体的内摩擦现象，学会用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘滞系数。

1.2 了解PID 温度控制的原理。

1.3练习用停表计时，用螺旋测微器测直径。

2 [实验仪器]变温粘度仪，ZKY-PID 温控实验仪，停表，螺旋测微计，钢球若干。

3 [仪器介绍]3.1落球法变温粘度仪变温粘度仪的外型如图11-1所示。

待测液体装在细长的样品管中，能使液体温度较快的与加热温达到平衡，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。

底座下有调节螺钉，用于调节样品管的铅直。

3.2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。

温控试验仪内置微处理器，带有液晶显示屏，具有操作菜单化，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变化曲线及温度和功率的实际值，能存储温度及功率变化曲线，控制精度高等特点。

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▲▼键选择项目，▲▼键设定参数，按确认键进入下一屏，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。

落球法测液体的粘度系数落球法是一种用于测量液体粘度的方法。

它主要通过让小球在液体中自由下落的过程中测量所需时间和落程距离，来计算液体的粘度系数。

其中，落球法是一种比较简单和常用的粘度测量方法，而且由于其测量原理比较简单，因此可以在实验室中比较方便地进行。

1.测量原理落球法的测量原理主要是通过测量小球在液体中下落的时间和位移来计算其粘度系数。

在进行实验时，会让一个球体自由下落，并利用静态力学平衡原理，来计算出液体的粘度系数。

根据牛顿运动定律，我们可以得到小球在液体中的运动方程：$$m \frac{dv}{dt} = (m-\Delta m)g -F_f$$其中，m是小球的质量，g是重力加速度，$\Delta m$是小球和液体之间的位移，$F_f$是摩擦力。

由于小球的速度和加速度很小，因此我们可以近似简化为：或者：其中，$\Delta x$是小球在液体中的位移，$\eta$是液体的粘度系数，r是小球的半径，v是小球的下落速度。

通过上述公式，可以计算出液体的粘度系数。

2.实验步骤落球法的实验步骤主要可分为以下几个部分：2.1. 器材准备：首先，需要准备一个测量液体粘度的装置，该装置主要包括一个简易的底部开口的垂直透明筒，用于盛放液体，并有一条尺度以测量液面的高度。

在筒的底部有一个小洞，开口和管的内径相同，并有一个可调压轮和一个刻度尺。

此外，还需要一个质量较小的小球，并测量它的准确半径和质量。

2.2. 测量液面高度：首先，在透明筒中加入液体并将小球放入筒中，使其自由下落并逐渐适应液体。

然后利用刻度尺测量液面高度，记录下来。

此时，可初步根据液面高度和球的初始位置估算粘度系数初值。

2.3. 测量小球下落时间：首先，将小球从静止位置释放，并让其自由下落，同时用秒表测量下落所需的时间，并记录下来。

重复多次测量，取平均值。

2.5. 计算粘度系数：通过实验测量得到小球下落的时间和下落距离，就可以利用公式计算液体的粘度系数。

实验6 落球法测液体的粘滞系数
落球法是用于测量液体粘滞系数的一种常见的实验方法。

它的主要原理是球体穿过液
体时，就可以测量液体的粘滞系数。

实验过程是将一个经验值圆柱形体，如铝筒，悬挂在小钢筋上方。

筒子高度为悬挂筋
的长度减去筒子长度，即可保证实验中运动的稳定性。

接着用密封容器，装入一定量的液体，调整液体温度，然后将测试体放入空气中，调整测试体的质量以保证正确的落球运动
轨道。

将测试体放入液体中，以给定的速度开始落球，记录落球的时间同时做好安全措施，以免测试过程中造成安全事故。

落球过程应尽量控制好高度和液体的温度。

测量完毕后对实验数据进行计算处理，得出液体的粘滞系数。

实验结果受多种因素的
影响，如液体粘度、液体厚度、皮带高度等，因此改变以上参数即可改变实验结果，也可
以得出正确的粘滞系数数据。

落球法测量液体的粘滞系数是简单可行的，节省金钱和精力，也有很高的准确性和稳
定性。

但同时还需要考虑一些安全因素，如防止落球设备造成危险，以及保证实验精度和
效率，避免因参数的不足而使实验结果变得不准确的情况发生。

实验4 落球法测量液体的粘滞系数液体粘滞系数又叫内摩擦系数或粘度，是描述流体内摩擦力性质的一个重要物理量，它表征流体反抗形变的能力，只有在流体内存在相对运动时才表现出来。

液体在管道中的传输、机械润滑油的选择、物体在液体中的运动等与都与液体的粘滞系数有关。

液体粘滞系数可用落球法，毛细管法，转筒法等测量方法，其中落球法适用于测量粘滞系数（以下简称η）较高的液体。

η的大小取决于液体的性质与温度，温度升高η值将迅速减小。

如蓖麻油在室温附近温度改变1℃时η值改变约10%。

因此，测定液体在不同温度η值才有意义，欲准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体温度。

1 [实验目的]1.1 观察液体的内摩擦现象，学会用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘滞系数。

1.2 了解PID 温度控制的原理。

1.3练习用停表计时，用螺旋测微器测直径。

2 [实验仪器]变温粘度仪，ZKY-PID 温控实验仪，停表，螺旋测微计，钢球若干。

3 [仪器介绍]3.1落球法变温粘度仪变温粘度仪的外型如图11-1所示。

待测液体装在细长的样品管中，能使液体温度较快的与加热温达到平衡，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。

底座下有调节螺钉，用于调节样品管的铅直。

3.2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。

温控试验仪内置微处理器，带有液晶显示屏，具有操作菜单化，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变化曲线及温度和功率的实际值，能存储温度及功率变化曲线，控制精度高等特点。

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▲▼键选择项目，▲▼键设定参数，按确认键进入下一屏，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。

用落球法测液体的粘度悉数一、实验目的1．观察液体的粘滞现象。

2．熟悉用激光光电计时仪测量物体速度的方法。

3．学会用落球法测液体的粘度。

二、实验仪器激光光电计时仪、FD-VM-Ⅱ型落球法液体粘滞系数测定仪、读数显微镜等。

三、实验原理1、Stokes 公式如果液体是不包含悬浮物或弥散物的均匀的无限广延的液体，在液体中运动的球体不产生涡旋，则球体所受的粘滞阻力为υηπr F 6=式中r 是小球的半径，υ 是小球相对液体的速度，η 是液体的粘度，单位是Pa·s 。

上式称为Stokes 公式。

2、液体粘度的测定设小球的密度为ρ ，直径为d ，液体的密度为ρ'，小球匀速运动的距离为l ，所用时间为t ，盛有液体的量筒的内径为D ，则有()D d l td g 4.2118)(2+'-=ρρη 此式即为在Stokes 公式成立的条件下，用落球法测液体粘度的计算公式。

四、实验内容及步骤1．调整整个实验装置。

2．从计时器上测出6组小球下落的时间间隔t 。

3．从固定激光器的立柱标尺上读出两平行激光束之间的距离l 。

4．用读数显微镜测量小球的直径d ，在不同方位测6次。

5．用游标卡尺测量筒内径D 。

6．记录室温θ 。

五、数据分析。

用落球法测量液体的粘度数据表D = 6.64 ×10-2 m ， l = (35.91-13.55)×10-2 m ， g = 9.8015 m/s 2 ρ = 7.80×103 kg/m 3， ρ′ = 1.26×103 kg/m 3， θ = 18 °C六、数据处理。

()D d l td g 4.2118)(2+'-=ρρη ()384.11064.6/1000.24.211036.22183.23)1000.2(8015.9)1026.11080.7(2322333=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯=---- Pa·s m 1063.0mm 00063.0001.0002.0001.0)001.0()002.0()001.0(301)(561)(6-222222612⨯==⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+++-+-+-⨯=-⨯=∑=i i A d d d u631058.0310001.03)()(--⨯=⨯=∆=d d u m B mm 1086.0)1058.0()1063.0())()(6262622---⨯=⨯+⨯=+=d u d u d u B A[]s108.50.0)1.0()2.0(0.02.01.0301)(561)()(2222222612-=⨯=+-+-+++⨯=-⨯==∑i iA t t t u t u m 109.231005.03)()()(42--⨯=⨯=∆==l l u l u m B%3.0%2927.0%100)1086.0(1000.24.21064.64.21000.221036.22109.23.23108.5%100)(4.24.22)()()(2126232322422212222≈=⨯⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯-⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=-------d u d D d l l u t t u u cr ηs Pa 004.000405.0%2927.0384.1)()(⋅≈=⨯=⋅=ηηηcr c u u测量结果为s Pa )004.0384.1()(⋅±=±=ηηηc u。

落球法测量液体粘滞系数
落球法是一种常用的测量液体粘滞系数的方法。

该方法基于斯托克斯定律，通过测量液滴或球体在流体中自由下落的速度来计算粘滞系数。

测量过程中，首先选择一个球体，并将其从一定高度释放在待测液体中。

当球体下落时间可以观察到时，利用装置和计时器记录液滴或球体下落的时间。

根据斯托克斯定律，下落速度与液体粘滞系数、球体半径和重力加速度之间存在关系：
V = (2/9) * (ρ- ρ_0) * g * R^2 / η
其中，V为下落速度，ρ为球体的密度，ρ_0为液体的密度，g为重力加速度，R 为球体半径，η为待测液体的粘滞系数。

通过多次测量不同球体或液滴的下落时间，可以获得不同下落速度的数据，然后利用上述关系式计算液体粘滞系数。

需要注意的是，在测量过程中需要保证实验条件的稳定性，包括温度、液体浓度等。

另外，为了提高测量的准确性，可以进行多次测量并求平均值。

总之，落球法是一种比较简单、常用的测量液体粘滞系数的方法，适用于大部分粘滞液体的测量。

落球法测量液体粘滞系数落球法测量液体的粘滞系数实验报告一、问题背景液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力（或粘滞系数），它的方向平行于接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数η称为粘度，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。

液体的粘滞系数和人们的生产，生活等方面有着密切的关系，比如医学上常把血粘度的大小做为人体血液健康的重要标志之一。

又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。

测量液体粘度可用落球法，毛细管法，转筒法等方法，其中落球法适用于测量粘度较高的透明或半透明的液体，比如：蓖麻油、变压器油、甘油等。

二、实验目的1．学习和掌握一些基本物理量的测量。

2．学习激光光电门的校准方法。

3．用落球法测量蓖麻油的粘滞系数。

三、实验仪器DH4606落球法液体粘滞系数测定仪、卷尺、螺旋测微器、电子天平、游标卡尺、钢球若干。

四、实验原理处在液体中的小球受到铅直方向的三个力的作用：小球的重力mg（m 为小球质量）、液体作用于小球的浮力?gV（V是小球体积，?是液体密度）和粘滞阻力F（其方向与小球运动方向相反）。

如果液体无限深广，在小球下落速度v较小情况下，有F=6πηrv（1）上式称为斯托克斯公式，其中r是小球的半径；?称为液体的粘度，其单位是Pa?s。

小球在起初下落时，由于速度较小，受到的阻力也就比较小，随着下落速度的增大，阻力也随之增大。

最后，三个力达到平衡，即mg=ρgV+6πη??0??（2）此时，小球将以v0作匀速直线运动，由（2）式可得：η=()??6????0??（3）令小球的直径为d，并用m??3'6d?，vl0?t，r?d2代入（3）式得η=(??′)?2??18??（4）其中?'为小球材料的密度，l为小球匀速下落的距离，t为小球下落l距离所用的时间。