液体黏度测量

一、 实验目的

掌握用奥氏黏度计测量液体黏度的原理和方法。

二、 实验器材

奥氏黏度计、 支架、 玻璃水槽、 温度计、 秒表、 量筒、 吸球、 酒精、 蒸馏水。

三、 仪器描述

用奥氏黏度计测量液体黏度的装置如图5.33所示。 U形玻璃管为奥氏黏度计； a管为粗管， 下端有一玻璃泡b； c为毛细管， 上端有玻璃泡d， d的上下各有一刻痕m和n，式（5－12）中的体积V0就是指两刻痕间的体积；G为铅锤；T为温度计；A槽内盛满。

图5.33 黏度测量的实验装置

四、 实验原理

根据流体力学知识， 可以证明泊肃叶公式在非水平均匀圆管中的形式为

式中， Q——流量；

ρ、 η——分别为流体的密度和黏度系数；

g——重力加速度；

R——管半径；

Δp、 Δh——分别是长度为L的管两端的压强差和高度差。

用奥氏黏度计测量液体黏度系数时， 它的毛细管两端的压强近似等于大气压， 所以其压强差Δp≈0， 式 （5－10） 可写成

本实验用比较法测量液体的黏度系数，在时间t0内，已知黏度系数为η0、密度为ρ0的液体（称为标准液体） 流过黏度计毛细管的体积为

同样实验条件下，让与V0同体积的已知密度为ρ0、黏度系数为η的待测液体流过黏度计毛细管， 所需时间为t， 则

由式 （5－12） 和式 （5－13） 可得

式（5－14） 为用奥氏黏度计测量液体黏度系数的理论依据。在实验中测出时间t0、t和对应温度T0、T，查出ρ0、t0、η0，根据式（5－14） 求出待测液体的黏度系数。

五、 实验步骤

①实验前先将奥氏黏度计用蒸馏水洗干净， 再用酒精冲洗。

②用量筒取一定量 （6m L） 的酒精， 从a管口装入黏度计中， 装好酒精的黏度计放入插有温度计的恒温水槽中， 黏度计的上部玻璃泡d应完全浸入水中， 并固定在支架上， 调整黏度计使之处于垂直状态。

③准备好秒表， 用吸球通过胶管从e管口吸气， 使d泡中液面略高于刻线m， 然后让酒精在重力作用下经毛细管c流下， 记录液面由m降至n所需的时间t， 同时记录水槽内水的温度T， 重复两次测量， 把数据记录于表5.6中。

④回收酒精， 将酒精倒入指定的容器中， 然后用自来水洗黏度计多次， 再用蒸馏水冲洗，洗净后，装入与酒精同体积的蒸馏水，重复步骤3，测出时间t0，同时记录水槽内水的温度T0。

⑤分别查出温度为T0时水的密度和黏度，再查出温度为T时酒精的密度，根据式（5－14） 算出酒精的黏度系数， 将测量值与标准值进行比较。

六、 数据记录与处理 （表5.9）

表5.9 数据记录表

①当测出温度后， 往往查不到数据， 此时常用内插法进行处理。 例如， 求22.6℃时水的黏度系数η，可先查表，找出22℃与23℃时水的η0值分别为：

η22＝0.965×10－3paΔs，η23＝0.938×10－3paΔs

则22.6℃时，η0＝0.965×10－3＋0.6×（0.938－0.965）×10－3＝0.949×10－3paΔs；同理求出ρ0和ρ。

②利用式 （5－14） 求出酒精的黏度系数值。

③计算绝对误差和相对误差， 写出实验结果。

将测量值与查到的标准值进行比较。