南昌大學物理實驗報告課程名稱： 大學物理實驗實驗名稱：液體沾滯系數(shù)的測量學院：專業(yè)班級：學生姓名：學號：實驗地點：座位號：實驗時間:一、實驗目的：.加深對泊肅葉公式的理解；.掌握用間接比較法測定液體粘滯系數(shù)的初步技能。二、實驗原理：實際液體是有粘滯性的。液體流動時，在本身的各個部分之間可以出現(xiàn)內(nèi)摩擦力。對于運動規(guī)律比較簡單的流體一一牛頓流體來說，內(nèi)摩擦力F是與兩層流體的接觸面積S有關，與接觸處的流體速度梯度dv/dx有關的，具體表達式為：QdvF—nS （1）dx即牛頓的片流關系式。我們將比例系數(shù)n用其它物理量表示出來，得到如下公式:(2)dx由此式可以看出：n代表在單位面積、單位速度梯度下的內(nèi)摩擦力。假如兩種液體，它們的速度梯度及兩流層接觸面積相同，而摩擦力不同，則可以說它們是有不同的粘性；反過來；不同流體，它們的粘性不同，它們的比例系數(shù)n也就不同，因而稱描述粘性大小比例的比例常數(shù)n為流體的粘滯系數(shù)。測量粘滯系數(shù)的方法有很多種，本實驗采用的是“間接比較法”。由理論課的知識中，我們知道，在細管內(nèi)作片流的穩(wěn)定流動粘性流體，它的體積流量q（即單位時間內(nèi)流過管子一個截面的流體體積）遵從泊肅葉公式：(3)其中R為細管子的半徑；1為管長；△P為管兩端的壓強差；n為流體的粘滯系數(shù)。在流速接近穩(wěn)定的條件下，若流過細管的流體體積為V，經(jīng)過的時間為，則Q=V/3代入公式（3）中，可得到n的表達式：(4)可以用此式直接測定粘滯系數(shù)n，但需要測量的物理量有r、t、△p、1、v等多個，各個物理量的測量也并不容易，其實也沒有必要，所以，我們采用間接比較法：即控制不同的流體在某些相同的條件進行實驗測量（比如：讓不同的流體的相同的體積通過同一根細管），利用公式進行比較，消去相同的物理量。這樣，我們只要測量少數(shù)的物理量即可計算出實驗結(jié)果來。這種方法的思想是以一種流體的某個物理量的值為標準值，通過測量其他的物理量，再利用比較得到的公式，計算出我們需要測量的結(jié)果來。該方法可使實驗操作過程大為簡化，并能提高測量的精度。下面分析間接比較法在本實驗中的具體應用。如圖3.1所示，奧氏粘度計是一根帶有一大（B）一小（A）兩個玻璃球泡的U形玻璃管，B泡的上下部各有一條刻痕m和n，用于確定流體的體積，位于下刻痕n下面的是一段直徑均勻的毛細管l，流體就從此毛細管中流過。

圖3-1奧氏粘度計實驗時，以一定體積的液體從大管口口注入人泡內(nèi)，再用橡皮吸球由小管DE將液體吸入8泡中，并使液面升高到B泡的上刻痕m以上某一處高度（注意不要把液體吸到時橡皮管中）。因D、C兩管中液面的高度不同，B泡內(nèi)的液體將在重力的作用下經(jīng)毛細管流回A泡。利用秒表（stopwatch）記下液面從上刻痕m下降至下記得痕n所用的時間。如果以相同體積的被測液體和蒸餾水先后注入粘度計，按上述步驟分別測出兩種液體的液面N下降至n所需的時間1和t2來，由（4）式可知。_兀R_兀R41AP

ni― 8VL(5)(6)（5）X6），兩式中的R、V、L相同；7是常數(shù)，消去可得:

nirnir2tAP12AP2(7)由于液體沿毛細管流動過程中，毛細管是豎直放置的，毛細管兩端液體的壓強制p與液體的密度p和粘度計兩臂中的液面高度差^h和乘積成正比，即△P=pg△h，其中△h雖在不斷地變化，但可使兩種液體的測量中的^h變化情況完全相同，因此，(8)APpgAhp L= 1 = L (8)APpgAhp2 2 2(7)式可表示為：ptn==n (9)pt22因此，從本實驗附表中可查得在實驗溫度下標準液體--蒸餾水的n2、p2及待測液體的p一從實驗測得時間l和t2,根據(jù)(9)可求得被測液體的粘滯系數(shù)n1。思考問題：本實驗所用的間接比較法中，哪些是被消去的相同量？當用奧氏粘度計測量液體粘滯系數(shù)時，需要說明的是：由于泊肅葉公式應用的條件要求，液體沿均勻管穩(wěn)定流動的過程中，管兩端的壓強差是恒定的，流速不隨時間改變，流過流管截面的液體體積v隨時間t成線性變化。但是，對于奧氏粘度計，在液體沿豎直毛細管流動的過程中，毛細管兩端液體的壓強差隨液面的下降而減小，流速也逐漸減小，因此，體積v不再隨時間成線性變化，并且公式的推導也未考慮其它能量的損失，經(jīng)理論推導和實驗證實，公式(9)只能說是一個近似公式。三、實驗儀器:1.奧氏粘度計2.鐵架及試管夾3.秒表4.溫度計5.量筒6.小燒杯1個7.洗耳球四、實驗內(nèi)容和步驟：(1)用玻璃燒杯盛清水置于桌上待用，并使其溫度與室溫相同，洗滌粘度計，豎直地夾在試管架上。(2)用移液管經(jīng)粘度計粗管端注入6毫升水。用洗耳球?qū)⑺爰毠芸潭菴上。(3)松開洗耳球，液面下降，同時啟動秒表，在液面經(jīng)過刻度口時停止秒表，記下時間t。(4)重復步驟(2)、(3)測量7次，取口平均值。(5)取6毫升的酒精作同樣實驗，求出時間12的平均值。五、實驗數(shù)據(jù)與處理:次數(shù)t1t2T=20℃143.3493.85243.5294.78烝餾水密度p=0.99823義103kg/m3343.6294.15443.2294.22乙醇密度p2=0.78945義103kg/m3544.1295.18643.4695.34蒸餾水黏度%=1.009義10-3Pa?s平均43.5594.59計算得出Q=0.0017En=0.06242An=0.00010612n2=0.0017土0.0001061六、誤差分析：.用洗耳球?qū)⒁后w吸至刻度C處時不能做到恰好到位，導致兩液體V不等。