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普物实验论文 题 目： 毛细管法测液体粘度 年 级： 2013级物理学1班 学生姓名： 魏黎黎 学 号： 201372010260 指导教师： 李金赟 平 时 期 末 总 评 预习报告(20%) 实验操作(40%) 实验论文(40%) 毛细管法测液体粘度 1引言 在工业生产和科学研究中,测定液体的粘滞系数是一项很有用的工作.如,水力、热力工程中涉及水、石油等各种流体在管道中长距离输送时的能量损耗;在机械工业中,各种润滑油的选择;在航空、航天、造船工业中研究运动物体在流体中受力的情况等等,都必须考虑流体的粘滞性.由于粘滞系数与物质的分子结构有关,化学上可以用它来测定高分子物质的分子量;医学上可以用它来分析、研究血液的粘滞性,得出有价值的诊断材料.因此,精确测定液体的粘滞系数是很有意义的. 2实验方法 2.1实验原理 实际液体都具有不同程度的黏性。当液体流动时，平行于流动方向的各层液体的速度都不相同，即存在着相对滑动。于是，在各流层之间存在内摩檫力，这一内摩檫力亦称为黏性力。黏性力的方向沿相邻两流层接触面的切向，其大小与该流层处的速度梯度及接触面积成正比。比例系数?称为黏度，它表征了液体黏性的大小，与液体的性质和温度有关。 实际液体在水平细圆管中流动时，因黏性而呈分层流动状态，各流层均为同轴圆管。若细圆管半径为r，长度为L，细管两端的压强差为?P，液体黏度为?，则细圆管的流量 上式即泊肃叶定律。 本实验采用的方法是，通过测量一定体积的液体流过毛细管的时间来计算?。即 （3.2-1） 式中即为t时间内流过毛细管的液体体积。 当毛细管沿竖直位置放置时，应考虑液体本身的重力作用。因此，式（3.2-1）可表示为： （3.2-2） 本实验所用的毛细管黏度计如图3.2-1所示，它是一个U型玻璃管，A与B之间为一毛细管，左边上部的管泡两端各有一刻痕C和A，右边为一粗玻璃管且也有一管泡。实验时将一定量的液体注入右管，用吸球将液体吸至左管。保持黏度计竖直，然后让液体经毛细管流回右管。设左管液面在C处时，右管中液面在D处，两液面高度差为H，CA间高度差为h1，BD间高度差为h2。因为液面在CA及BD两部分中下降及上升的极其缓慢（管泡半径远大于毛细管半径），液体内摩檫损耗极小，故可近似作为理想液体，且流速近似为零。设毛细管内液体的流速为v，由伯努利方程可知流管中各处的压强、流速与位置之间的关系为： 对于图3.2-1中所示的C处和A处，若取，则有 其中C处流速，P0为大气压强，PA为A处压强。 所以有 同理，对B处与D处应用伯努利方程可得B处压强 v为毛细管内的流体流速。由此，毛细管两端压强差为： （3.2-3） 将式（3.2-3）代入式（3.2-2）得： 由此可以算出?? 2.2仪器与用具 大玻璃管，恒温水槽，毛细管，烧杯，支架，米尺，秒表，温度计 2.3实验步骤 （1）用天平称出干净烧杯的质量m，用米尺测出毛细管的长度L，测出毛细管的直径，求出r； （2）如图接好仪器，调节支架底脚螺丝，使支架与铅直线平行； （3）接通水源后，调节稳压槽的位置，使水缓慢地一滴滴从管口落下。记下水面H2的位置，用质量已知的烧杯接水，并立即启动停表，经过时间t2秒后，制动停表，同时移开烧杯，记下水的温度； （4）用天平称出烧杯和水的总质量M，算出水的体积V2 （5）将水面位置改变到H1，重复3到4次，记下t1，算出V1 （6）将上述测量数据代入式中，算出?；查出该温度下水的粘度的标准值，计算实际值与标准值的相对误差。 1 42.80 124.00 2.10 2 44.10 108.97 1.90 3 45.50 88.46 1.65 3.2数据计算与分析 温度 T=22.0℃ 密度 半径 R=0.036cm 长度L=10.6cm 实验 结果 平均值() 不确定度() 测量结果() 相对误差 3.3实验结果分析 通过用毛细管法测量液体粘度，可以得到粘滞决定于液体的性质和温度，对液体而言，它随温度的升高而迅速减少；分析可得产生相对误差的主要原因为： a.在读取数据时存在着随