一、实训目标
1.了解奥氏黏度计的结构及原理;
2.学会用奥氏黏度计测定液体的黏滞系数;
3.会用温度计、秒表的使用。
二、实训器材
奥氏黏度计、酒精、蒸馏水、烧杯、温度计、秒表、移液管、橡皮球等。
三、实训原理
设黏滞系数为η、密度为ρ的液体,在长度为L,半径为r的竖直均匀毛细管中做稳定流动。若流过毛细管液体的体积为V,需要的时间为t,毛细管两端液体的压强差为Δp,由泊肃叶定律可得其流量
若将L、r、V、Δp代入式（2-2),可算出由于液体的黏滞系数η,但是由于L、r、V、Δp都难以准确测量,因此可用间接比较法,用奥氏黏度计来测定。
间接比较法是实验中常用的一种基本方法。所谓用间接比较法,就是控制某些量相同,利用公式约去相同的量,只需测定少数物理量,通过简单计算,就能得到测量结果的方法。下面介绍用间接比较法测量液体黏滞系数的原理。
图2-1 奥式黏度计
在图2-1所示的奥氏黏度计中,注入体积为V0的液体,用橡皮球将液体吸到M泡的A刻痕之上,在重力的作用下,液体由M泡经毛细管流到N泡。随着M泡内液面的下降,N泡内液面上升,M、N两泡内液面的高度差h将发生变化。h与注入奥氏黏度计的液体体积V0和流过毛细管的液体V有关,即h是V0和V的函数。
设毛细管两端液体的压强差为Δp,流速为υ,由伯努利方程可得
因为h是变量,所以毛细管中液体不是稳定流动,因此式（2-1)不能直接应用,但对某一瞬间适用。若在dt的时间内,流过毛细管的液体的体积为dV,由式（2-1)、式（2-3)可得V 0
由式（2-4)可知,对已知黏滞系数为η1的标准液和待测黏滞系数为η2的液体,只要V0和V相同,其积分相等,所以
式（2-5)就是用间接比较法,计算液体黏滞系数的公式。测量时应控制注入的标准液（蒸馏水)和待测液（乙醇)的体积都为V0,让体积为V的蒸馏水和乙醇（A刻痕到B刻痕的液体)分别流过同一根毛细管,即控制V0、V、L、r都相同。从实验中测出t1、t2,然后将附表中查出的η1、ρ1、ρ2代入式（2-5)即可算出乙醇的黏滞系数η2。
四、实训内容及步骤
1.熟悉奥氏黏度计和秒表的使用。
2.用蒸馏水洗涤奥氏黏度计。
用移液管将5mL左右的蒸馏水,注入奥氏黏度计,用橡皮球将蒸馏水吸到A刻痕之上,清洗奥氏黏度计3次,然后将蒸馏水倒出并甩干。
3.测量蒸馏水的温度。
用温度计测量蒸馏水的温度,将其记录在实训表2-1中。
4.测量蒸馏水流过毛细管的时间t1。
用移液管取8mL蒸馏水,注入奥氏黏度,用橡皮球缓慢地把蒸馏水吸到M泡的A刻痕之上（注意勿将液体吸入橡皮管中),然后让液体从M泡经毛细管自然流入N泡中。当液面流经A刻痕时启动秒表,液面流经B刻线时停止秒表。读出蒸馏水流过毛细管的时间t1,并将其记录在表2-1中,然后再测2次。
表2-1 测量数据
5.用乙醇洗涤奥氏黏度计。
将蒸馏水从奥氏黏度计中倒出,用移液管取5mL左右乙醇,重复步骤2清洗奥氏黏度计。
6.测量乙醇的温度,将其记录在实训表5-1中。
7.测量乙醇流过毛细管的时间t2。
重复步骤4的操作,测3次乙醇流过毛细管的时间t2。
注意事项:
①在测量时,为了保证测量的准确,应控制注入奥氏黏度计的蒸馏水和乙醇的体积相等,都为8mL。
②请勿将液体吸入橡皮管中,毛细管应保持在竖直位置,黏度计的液体中不能有气泡。
③注意爱护仪器,按秒表时,不能用力过大,以免损坏秒表。
五、数据记录与分析
①当在附表中不能查得合适的η1、ρ1、ρ2,可用内插法求得其值。
［例2-1］ 求21.6℃的水的黏滞系数。可先查表找出21℃和22℃的黏滞系数,即η21＝9.78×10－4Pa·s,η22＝9.55×10－4Pa·s,则21.6℃的水的黏滞系数
η21.6＝η21＋0.6（η22－η21)
＝9.78×10－4＋0.6×（9.55－9.78)×10－4
＝9.64×10－4（Pa·s)
②计算乙醇的平均黏滞系数η2:
用蒸馏水的平均温度T1＝________℃,查表得ρ1＝________kg/m3,η1＝________Pa·s
用乙醇的平均温度T2＝________℃,查表得ρ2＝________kg/m3。
将以上数据代入式（2-5)可得
③计算误差:
a.相对误差:
b.绝对误差:
④测量结果:
六、思考题
1.乙醇的黏滞系数怎样随温度变化？
2.用间接比较法有哪些优点？测定液体的黏滞系数,应控制哪些量相同？
3.如果在测量中奥氏黏度计不处于竖直位置,对测量结果是否会产生影响,为什么？
表2-2 水和乙醇的密度ρ/（×103kg·m－3)
表2-3 水和乙醇的黏滞系数η/（×10－3Pa·s)
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