对酒精水小孔周期性泄流的实验与分析.pdfVIP

第3l卷第4期 大学物理 V01．3lNo．4 2012年4月 COLLEGEPHYSICS Apr．2012 对酒精一水小孔周期性泄流的实验与分析 梁法库1，梁 帅2，卢竣国1，王小岩1 (1．齐齐哈尔大学理学院物理系．黑龙江齐齐哈尔161006 2．东北林业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨 150040) 摘要：介绍酒精一水周期性泄流实验的装置，阚述实验现象，记录实验数据并进行归纳整理，用计算机软件描绘图形，通过 反复实验和分析，得出与以往盐水一水等不一样的酒精一水小孔周期性泄流的振荡规律． 关键词；周期性泄流；液体量；孔径；酒精；孔长度；时间曲线交叉 中图分类号：O353．5 文献标识码：A 文章编号：looO-0712(2012)04·0033-07 周期越小，不相溶的液体间不能形成小孔周期性泄 早在1970年地球物理学家Martin为了模拟海 水的流动，配制了与海水相近的盐水，当他在模拟海 流现象。还对小孔泄流实验的影响因素进行了定性 水流动时，发现把一个盛满盐水底部有小孔的圆柱 分析¨’“．清华大学的学生通过对糖水与水之间的 形容器垂直放人一个盛满蒸馏水的外部大容器中 研究，发现小孔泄漏的振荡周期与小孔的直径的 对，可以观察到形状菲常美丽的喷射状盐水自上面 2．84次幂成反比pj。此外，天津大学贺古博教授等 下扩散到外部大容器中，喷射状蒸馏水自下而上扩 学者从化学振荡角度对盐水振荡进行了研究，提出 散到内部容器中，并且发现这种扩散流动的方向会 利用盐水振荡设计电池的实用性见解，对盐水振荡 产生周期性的交换，即形成周期性振荡，当时这种周 的电压进行了测量。1“”J，至今振荡机理尚处于探索 期性振荡可以持续数十个周期．在国外，首先就是 阶段，近些年来国内外学者们对此研究主要集中在 MarIin对其做了研究，发现在小孔中的上下流动是盐水与水的周期性振荡现象上，为了便于观察实验 现象，我们曾用高浓度糖水与水演示周期性振荡现 遵循泊肃叶流动的¨’2’．Alfredsson通过对盐水振荡 的电极监测得到周期性振荡图形，吉川研一在此基 象．而用其他流体材料研究周期性振荡现象还很少， 础上指出系统的动力学特征可以由一个二阶非线性 如医用酒精一水之间泄流振荡却未见报道．笔者对 常微分方程即瑞利方程(Rayleigh方程)来描述，并医用酒精一水的小孔周期性泄流实验进行了研究． 8汪。．此 得出理论周期数值为418，实验数值为24 本文介绍该实验的装置，以及所观察到的实验现象， 外，有学者提出在交换过程中流体的黏滞性起着非 对实验数据进行处理和分析，总结实验中得出来的 常重要的作用”。．在研究盐水振荡的理论的同时， 规律． 有关实际应用的研究也在不断增多，如盐永振荡器 1 实验装置 产生电压、解释气候的变化和模拟体内血液循环等， 并开始从物理学、化学、生物学以及技术学科等广泛 图l(a)和图1(b)分别是小孔周期性泄流的实 地对这种现象进行了研究一‘4’。在国内，笔者曾对小 验装置照片和结搀示意图．它由一个内篱(容积为 容器用显色观察研究酚酞糖水与Na0H水液体之间50ml的医用注射器外筒)和一个与它同轴的外筒 扩散实验，也发现了小孔泄流振荡现象”。。清华大 (圆柱形的玻璃罐头瓶)组成，且与外界大气相通， 学路峻岭教授对小孔泄漏实验研究给出：引起小孔