液体黏度测定预报-国立高雄应用科技大学化学工程与材料工程系.docVIP

國立高雄應用科技大學 化學工程與材料工程系 實驗項目: 液體黏度測定實驗 指導老師:吳瑞泰 老師 班級:四化材三甲 學號:1100101144 姓名:吳俊廷 目錄 實驗目的 3 二、相關知識 3-6 三、實驗儀器 6 四、藥品 6 五、實驗步驟 6-9 六、參考資料 9 實驗目的: 1.應用毛細管法以奧士瓦黏度計測定純液體或溶液於各溫度時之絕對黏度2.熟悉奧士瓦黏度計的構造及其操作法3.了解黏度的定義並區別絕對黏度與動黏度及其互相間之換算4.熟悉黏度的單位及其換算關係5.了解相對黏度的定義及其測定法 相關知識: 本實驗所採用的奧士華黏度計如下圖所示： e 為毛細管，c 是待測液球，球的上下各有一標線b 及 d，f為待測液接受管。假設標準液體及待測液體的密度分別為ρ0及ρ，液面自標線 b 降至標線 d，所需的時間各為t0及 t，黏度係數分別為η0及η，毛細管的半徑為 r，長度為 L，上下液面間的壓力差分別為ΔP0及ΔP。於 t0及 t 秒內液體流經毛細管的體積為V。可得： 假設其液面的高度為 h，ΔP0 = ρ0gh及ΔP = ρgh，可得到 η稱為絕對黏度係數，其直接測定頗為繁難，但兩液體間的黏度比值ηr較容易測得。一般以純水為標準液體，則液體的絕對黏度就可利用式(5)換算求得。純水的絕對黏度可由表一查得。流體流動時內部所產生阻力的程度，稱為「黏滯性或黏度」(viscosity)，其大小因物質的種類、濃度、溫度等因素而不同。理論上可假設流體為許多極薄的層堆疊而成，當液體流經一靜止的平面，則鄰近於平面邊界的流體層停滯不動，次一個相鄰的流體層的速度逐漸增加。欲使沿同一方向的兩平行層有一定的速度差 v，則需要有一正切的作用力 F 存在，此作用力 F 與速度差 v 及此兩相鄰層的接觸面積 A 成正比，而與兩鄰層間的距離r 成反比，此稱為牛頓黏流定律(Newtons Laws of Viscous Flow)。 式中τ為單位面積的阻力，η為黏度係數，η的慣用單位為 g/cm s 或稱為「泊(Poise)」。黏度，是黏性的程度，是材料的首要功能，也稱動力粘度、粘（滯）性係數、內摩擦係數。不同物質的黏度不同，例如在常溫（20℃）及常壓下，空氣汽油血液橄欖油蓖麻油蜂蜜 最普通的液體黏度大致在1～1000 m Pa·s ，氣體的黏度大致在1～10μPa·s 。糊狀物、凝膠、乳液和其他複雜的液體就不好說了。一些像黃油或人造黃油的脂肪很黏，更像軟的固體，而不是流動液體。 黏滯力是流體受到剪應力變形或拉伸應力時所產生的阻力。在日常生活方面，黏滯像是「黏稠度」或「流體內的摩擦力」。 因此，水是「稀薄」的，具有較低的黏滯力，而蜂蜜是「濃稠」的，具有較高的黏滯力。簡單地說，黏滯力越低（黏滯係數低）的流體，流動性越佳。黏滯力是黏性液體內部的一種流動阻力，並可能被認為是流體自身的摩擦。 黏滯力主要來自分子間相互的吸引力。例如，高粘度酸性熔岩產生的火山通常為高而陡峭的錐狀火山，因為其熔岩濃稠，在其冷卻之前無法流至遠距離因而不斷向上累加；而黏滯力低的鎂鐵質熔岩將建立一個大規模、淺傾的斜盾狀火山。所有真正的流體（除超流體理想流體或無粘流體。 黏度??定義為流體承受剪應力剪應變梯度（剪應變隨位置的變化率）的比值，數學表述為： 為切應力，為速度場在方向的分量，為與垂直的方向坐標。 黏度較高的物質，比較不容易流動；而黏度較低的物質，比較容易流動。例如油的黏度較高，因此不容易流動；而水黏度較低，不但容易流動，倒水時還會出現水花，倒油時就不會出現類似的現象。 實驗中，測定液體黏度的方法，是依據哈根—帕穗方程式(Hagen-Poiseuille equation)，如果有一個水平毛細管的長度為L (cm)，半徑為r (cm)，毛細管兩端的壓力差為ΔP (dyne/cm2)，在 t 秒內流過毛細管的流體體積為V (cm3)時，此液體的黏度係數： 三.實驗儀器 碼表、燒杯(250 mL × 2)、移液吸管(2 mL 及 10mL各一)、安全吸球、量瓶(250 mL ×1)、量瓶 (50 mL×5)、秤量瓶(當比重瓶用 10 mL × 6)、水流抽氣機、玻璃攪拌棒、角匙。 四.藥品 PVA、蒸餾水、丙酮、重酪酸鉀洗滌液 五.實驗步驟 1.恆溫水槽先充滿水，起動電源，並將恆溫水槽設定好溫度(首先是20℃)。 2.配製待測液所需的濃度，清潔奧士瓦黏度計。 3.黏度測定: (1)用刻度吸量管吸取定量(10ml)的蒸餾水注入奧士瓦黏度計內。 (2)將奧士瓦黏度計置入恆溫水槽內(溫度設定在20+0.1)℃，恆溫水槽的水面必須高於上標線(A)。 (3)放置約5分鐘，讓黏度計的溫度達平衡後，並用安全吸球徐徐吸上液體至