奥氏粘度计测量液体粘滞系数
【实验目的】
掌握奥氏粘度计测定液体粘滞系数的原理和方法。
【实验仪器】
奥氏粘度计、量筒、烧杯、秒表、移液管、洗耳球、温度计、甘油、水等。
【实验原理】
由泊肃叶公式可知，当液体在一段水平圆形管道中作稳定流动时，t 秒内流出圆管的液体体积为
式中R 为管道的的截面半径，L 为管道的长度，η为流动液体的粘滞系数，∆P 为管道两端液体的压强差。如果先测出V 、R 、∆P 、L
（2） 为了避免测量量过多而产生的误差，奥斯瓦尔德设计出一种粘度计（见图1），采用比较法进行测量。取一种已知粘滞系数的液体和一种待测粘滞系数的液体，设它们的粘滞系数分别为η0和ηx ，令同体积V 的两种液体在同样条件下，由于重力的作用通过奥氏粘度计的毛细管DB ，分别测出他们所需的时间t 1和t 2，两种液体的密度分别为ρ1、ρ2。则
πR 4t 1
η0=ρ1g ∆h
8VL （3）
式中∆h 为粘度计两管液面的高度差，它随时间连续变化，由于两种液体流过毛细管有同
η0t ρ =11ηx t 2ρ2样的过程，所以由（3）式和（4
）式可得：
(5)
（4）
πR 4∆P V =t
8ηL （1）
ηx =
πR 4t 2
8VL
ρ2g ∆h
如测出等量液体流经DB 的时间t 1和t 2，根据已知数ρ1、ρ2、η0，即可求出待测液
体的粘滞系数。
【实验内容与步骤】
(1) 用玻璃烧杯盛清水置于桌上待用，并使其温度与室温相同，洗涤粘度计，竖直地夹在试管架上。
(2) 用移液管经粘度计粗管端注入6毫升水。用洗耳球将水压入细管刻度C 以上，用手指压住细管口，以免液面下降。
(3) 松开手指，液面下降，当夜面下降至刻度C 时，启动秒表，在液面经过刻度D 时停
止秒表，记下时间t 1。
(4) 重复步骤(2)、(3)测量3次，取t 1平均值。 (5) 用稀释甘油清洗粘度计两次。
(6) 取6毫升的稀释甘油作同样实验，求出时间t 2的平均值。
【数据记录与处理】
T ℃
【注意事项】
(1)使用粘度计时要小心，不要同时控住两管，以免折断。
(2) 当粘度计注入水（或稀释甘油）时，不要让气泡进入管内，放置粘度计要求正、直。 (3) 在实验进行过程中，用洗耳球将待测液压入细管时，防止液体被压出粘度计或被吸入洗耳球内。
【思考讨论】
用水清洗粘度计后还要用稀释甘油清洗，为什么？
用落球法测定液体粘滞系数（单管）
【实验目的】
掌握斯托克斯公式及单管落球法测定液体粘滞系数的原理和方法。
【实验仪器】
量筒、停表、小钢球、游标卡尺、温度计、甘油等。
【实验原理】
当小球在无限大的粘滞液体中以不大的速度直线下降时，作用于小球粘滞阻力大小可由斯托克斯定律给出
F =6πηrV
式中η为液体的粘滞系数，r 为圆球的半径，V 为圆球下降的速度。
当小圆球在粘滞液体中垂直下降时，除受粘滞阻力以外，还要受到重力mg 和浮力f 的作用，以m 和ρ分别表示圆球的质量和密度，ρ'表示液体密度，这三个力的大小可表示为：
44mg =πr 3ρg f =πr 3ρ'g
33 F =6πηrV
由此可列出小球运动的动力学方程mg -F -f =ma 式中mg 、f 为恒量，F 随小球运动速度V 的增加而增加，小球运动的加速度将逐渐减小，当F 增大到F =mg -f 时，小球开始匀速下降，速度V 可由下式求出
43
πr (ρ-ρ')g
6πηrV =3
如果用实验的方法测出小球匀速下降的速度，那么通过上式就可以求出该液体的粘滞系数为
2(ρ-ρ')2
η=⋅r g
9V
上式是小球在无界均匀流体中运动条件下导出的，如果小球在半径为R 的流体中运动，考虑界面的影响，应修正为
(1) 将小球放在盛有待测液体的量筒管口中央，使其由液面垂直下降，当
落至量筒上刻线A 时，启动停表，落到下刻线B 时，止动停表，测出小球通过A 、B 刻线所需时间t (注意眼应平视刻线A 、B) ，见图2。 (2) 重复步骤(1)测5次，计算t 的平均值。
(3) 用米尺量出A 、B 间距L ，用游标卡尺量出量筒半径R 。
2(ρ-ρ')r 2
η=⋅g 即可求出液体粘滞系数。 由修正公式r ⎫9⎛
1+2. 4⎪V
R ⎭⎝
【注意事项】
(1) 在测量过程中注意减少甘油的温度变化及甘油中的气泡，为此需尽早将甘油倒入量筒内。
(2) 尽量使小球沿筒的轴线下降。
(3) 上述流体粘度计算公式，必须在小球达到临界速度的条件下成立，即小球匀速运动。判断方法是：向下改变A 的位置，若测得小球速度与A 的位置无关，表明以达到临界速度值。
【预习思考题】
为什么要求小球沿轴线下降？A 点位置必须距离液面一定距离？
泊
3-3
10Kg ∙m
奥氏粘度计测量液体粘滞系数
【实验目的】
掌握奥氏粘度计测定液体粘滞系数的原理和方法。
【实验仪器】
奥氏粘度计、量筒、烧杯、秒表、移液管、洗耳球、温度计、甘油、水等。
【实验原理】
由泊肃叶公式可知，当液体在一段水平圆形管道中作稳定流动时，t 秒内流出圆管的液体体积为
式中R 为管道的的截面半径，L 为管道的长度，η为流动液体的粘滞系数，∆P 为管道两端液体的压强差。如果先测出V 、R 、∆P 、L
（2） 为了避免测量量过多而产生的误差，奥斯瓦尔德设计出一种粘度计（见图1），采用比较法进行测量。取一种已知粘滞系数的液体和一种待测粘滞系数的液体，设它们的粘滞系数分别为η0和ηx ，令同体积V 的两种液体在同样条件下，由于重力的作用通过奥氏粘度计的毛细管DB ，分别测出他们所需的时间t 1和t 2，两种液体的密度分别为ρ1、ρ2。则
πR 4t 1
η0=ρ1g ∆h
8VL （3）
式中∆h 为粘度计两管液面的高度差，它随时间连续变化，由于两种液体流过毛细管有同
η0t ρ =11ηx t 2ρ2样的过程，所以由（3）式和（4
）式可得：
(5)
（4）
πR 4∆P V =t
8ηL （1）
ηx =
πR 4t 2
8VL
ρ2g ∆h
如测出等量液体流经DB 的时间t 1和t 2，根据已知数ρ1、ρ2、η0，即可求出待测液
体的粘滞系数。
【实验内容与步骤】
(1) 用玻璃烧杯盛清水置于桌上待用，并使其温度与室温相同，洗涤粘度计，竖直地夹在试管架上。
(2) 用移液管经粘度计粗管端注入6毫升水。用洗耳球将水压入细管刻度C 以上，用手指压住细管口，以免液面下降。
(3) 松开手指，液面下降，当夜面下降至刻度C 时，启动秒表，在液面经过刻度D 时停
止秒表，记下时间t 1。
(4) 重复步骤(2)、(3)测量3次，取t 1平均值。 (5) 用稀释甘油清洗粘度计两次。
(6) 取6毫升的稀释甘油作同样实验，求出时间t 2的平均值。
【数据记录与处理】
T ℃
【注意事项】
(1)使用粘度计时要小心，不要同时控住两管，以免折断。
(2) 当粘度计注入水（或稀释甘油）时，不要让气泡进入管内，放置粘度计要求正、直。 (3) 在实验进行过程中，用洗耳球将待测液压入细管时，防止液体被压出粘度计或被吸入洗耳球内。
【思考讨论】
用水清洗粘度计后还要用稀释甘油清洗，为什么？
用落球法测定液体粘滞系数（单管）
【实验目的】
掌握斯托克斯公式及单管落球法测定液体粘滞系数的原理和方法。
【实验仪器】
量筒、停表、小钢球、游标卡尺、温度计、甘油等。
【实验原理】
当小球在无限大的粘滞液体中以不大的速度直线下降时，作用于小球粘滞阻力大小可由斯托克斯定律给出
F =6πηrV
式中η为液体的粘滞系数，r 为圆球的半径，V 为圆球下降的速度。
当小圆球在粘滞液体中垂直下降时，除受粘滞阻力以外，还要受到重力mg 和浮力f 的作用，以m 和ρ分别表示圆球的质量和密度，ρ'表示液体密度，这三个力的大小可表示为：
44mg =πr 3ρg f =πr 3ρ'g
33 F =6πηrV
由此可列出小球运动的动力学方程mg -F -f =ma 式中mg 、f 为恒量，F 随小球运动速度V 的增加而增加，小球运动的加速度将逐渐减小，当F 增大到F =mg -f 时，小球开始匀速下降，速度V 可由下式求出
43
πr (ρ-ρ')g
6πηrV =3
如果用实验的方法测出小球匀速下降的速度，那么通过上式就可以求出该液体的粘滞系数为
2(ρ-ρ')2
η=⋅r g
9V
上式是小球在无界均匀流体中运动条件下导出的，如果小球在半径为R 的流体中运动，考虑界面的影响，应修正为
(1) 将小球放在盛有待测液体的量筒管口中央，使其由液面垂直下降，当
落至量筒上刻线A 时，启动停表，落到下刻线B 时，止动停表，测出小球通过A 、B 刻线所需时间t (注意眼应平视刻线A 、B) ，见图2。 (2) 重复步骤(1)测5次，计算t 的平均值。
(3) 用米尺量出A 、B 间距L ，用游标卡尺量出量筒半径R 。
2(ρ-ρ')r 2
η=⋅g 即可求出液体粘滞系数。 由修正公式r ⎫9⎛
1+2. 4⎪V
R ⎭⎝
【注意事项】
(1) 在测量过程中注意减少甘油的温度变化及甘油中的气泡，为此需尽早将甘油倒入量筒内。
(2) 尽量使小球沿筒的轴线下降。
(3) 上述流体粘度计算公式，必须在小球达到临界速度的条件下成立，即小球匀速运动。判断方法是：向下改变A 的位置，若测得小球速度与A 的位置无关，表明以达到临界速度值。
【预习思考题】
为什么要求小球沿轴线下降？A 点位置必须距离液面一定距离？
泊
3-3
10Kg ∙m