大学物理实验-拓展提高篇 课件 实验1.3-落球法测定变温液体黏滞系数

1落球法测定变温液体黏滞系数第一节实验原理大学物理实验——拓展提高篇物理实验教学中心落球法测定变温液体黏滞系数—实验背景1、液体黏滞性的应用（1）管道输送原油，原油的黏度直接影响输送机械的选用和输送工艺的设计。2（2）机油对发动机润滑作用，黏度小，则出现油膜较薄，润滑不足。黏度大，则降低防护性能。（3）心脑血管疾病与血液黏度有关，血液黏滞会使人体处于供血和供氧不足的状态中，可能引发多种心脑血管疾病。测量蓖麻油的黏滞系数随温度的变化曲线掌握液体黏滞系数的定义和落球法测量液体黏滞系数的物理原理。了解PID控制的调节原理。了解用落球法测量不同温度下蓖麻油的黏滞系数。2.实验目的3.实验训练点黏滞阻力与小球速度的关系，速度的测量方法；本实验中改变蓖麻油温度的方式；用作图法正确处理数据1.实验任务3落球法测定变温液体黏滞系数—实验任务、实验目的、训练点落球法测定变温液体黏滞系数—实验原理1、黏滞系数4（1）黏滞性当液体内各部分之间有相对运动时，分子间存在摩擦力，阻碍液体的相对运动。（2）黏滞力黏滞系数（黏度）:液体的内摩擦力称为黏滞力，它表征液体反抗形变的能力，只有在液体内存在相对运动时才表现出来。落球法测定变温液体黏滞系数—实验原理2、牛顿流体和非牛顿流体5流动剪切应力与速度梯度成正比关系，在一定的温度下，其黏度数值是固定的。流动剪切应力与速度梯度不成正比关系，在一定的温度下，其黏度数值是不固定的。例如：水、甲醇、乙醇、硫酸、甘油、润滑油、蓖麻油等。例如：油漆、高分子聚合物溶液、淀粉、泥浆和纸浆悬浮液等。（1）牛顿流体（2）非牛顿流体落球法测定变温液体黏滞系数—实验原理3、黏滞系数与温度的关系6常用测量方法液体：温度升高，黏滞系数减小。气体：温度升高，黏滞系数增大。落球法（黏滞系数较高）、毛细管法、转筒法、振动法、平板法、流出杯法。水空气落球法测定变温液体黏滞系数—实验原理3、落球法测液体的黏滞系数7静止、无限广阔流体、慢速下落黏滞阻力dFF浮G黏滞系数三力平衡匀速下落液体密度小球密度黏滞系数收尾速度落球法测定变温液体黏滞系数—实验原理3、落球法测液体的黏滞系数8玻璃管内径D，高度h黏滞系数公式修正Re：雷诺数零级修正Re<0.1本实验中，d<<h单位：Pa•s（帕斯卡•秒）1Pa•s=10P（泊）=1000cP（厘泊）落球法测定变温液体黏滞系数—实验原理4、PID控制调节原理9PID自动控制系统框图设定值调节器执行单元被控对象e(t)u(t)操作量扰动被控量本实验中：设定值被控量水温调节器PID调节执行单元加热器操作量加热功率被控对象水落球法测定变温液体黏滞系数—实验原理4、PID控制调节原理10PID调节系统过渡过程评价原则：稳定性、准确性、快速性11落球法测定变温液体黏滞系数第二节实验仪器大学物理实验——拓展提高篇物理实验教学中心落球法测定变温液体黏滞系数—实验仪器主要实验仪器、器件落球法变温黏滞系数测量仪ZKY-PID开放式PID温控实验仪水平仪秒表千分尺12落球法测定变温液体黏滞系数—实验仪器主要实验仪器、器件13落球法变温黏滞系数测量仪ZKY-PID开放式PID温控实验仪1、落球法变温黏滞系数测量仪14落球法测定变温液体黏滞系数—实验仪器2、ZKY-PID开放式PID温控实验仪152、ZKY-PID开放式PID温控实验仪落球法测定变温液体黏滞系数—实验仪器16落球法测定变温液体黏滞系数第三节实验内容大学物理实验——拓展提高篇物理实验教学中心ObjectiveOperationObservationRecord1仪器检查、记录仪器不正常时调整观察各仪器器件，状态是否正常记录仪器器件名称，主要仪器的型号和主要参数。实验时的环境参数17落球法测定变温液体黏滞系数—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord2仪器调水平调节底角螺钉观察气泡是否在中央无需记录18落球法测定变温液体黏滞系数—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord3连接仪器连接进水孔和出水孔观察接口是否拧紧无需记录（注：首次从出水孔利用软管加水）19落球法测定变温液体黏滞系数—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord4参数设置开机，设置实验参数观察显示屏显示值记录实验条件（注：PID参数无需修改）20落球法测定变温液体黏滞系数—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord5测量小球直径千分尺测量观察千分尺读数记录数据（注：建议采用直径1~2mm的小球）21落球法测定变温液体黏滞系数—实验内容测量次数12345678平均值d(×10-3m)ObjectiveOperationObservationRecord6测量小球下落速度待温度达到设定值10分钟后，秒表测量小球下落速度观察下落时间记录不同温度下的下落时间（注：避免扰动，速度稳定后计时，实验仪不可制冷）22落球法测定变温液体黏滞系数—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord6测量小球下落速度待温度达到设定值10分钟后，秒表测量小球下落速度观察下落时间记录不同温度下的下落时间（注：避免扰动，速度稳定后计时，实验仪不可制冷）23落球法测定变温液体黏滞系数—实验内容温度T(℃)下落时间t(s)速度v0（m/s）测量值η(Pa•s)标准值η'(Pa•s)12345平均102.420151.520200.986250.620300.451350.310400.231450.150500.060ObjectiveOperationObservationRecord7整理仪器磁铁将小球吸出，挖油勺挖入保存盒中注：通电前，水位指示在水位上限，为保证用电安全，三芯电源线须可靠接地）24落球法测定变温液体黏滞系数—实验内容落球法测定变温液体黏滞系数—数据处理25数据处理要求计算要求①计算蓖麻油黏滞系数的测量值η，并与标准值η′比较，计算相对误差。②将蓖麻油黏滞系数的测量值η随温度变化在坐标纸上作图，说明蓖麻油黏滞系数随温度的变化关系。2.作图要求①作图可以手工在坐标纸上作图，也可以使用计算机软件作