[实用新型]一种测量不同温度下液体粘滞系数的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大学物理实验装置，具体是涉及一种测量液体粘滞系数的实验装置。 

背景技术

当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，因此各层之间就存在摩擦力，阻碍液体的相对运动，这是一种内摩擦力，通常称为粘滞力，其方向平行于两层液体的接触面，其大小与接触面处的速度梯度及接触面积S成正比，即粘滞力其中比例系数η称为液体的粘滞系数，又称为粘度，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。对液体粘滞性的研究及测量非常重要，在流体力学、水利、医疗、化学化工等领域都有广泛的应用。例如，在用管道输送液体时，要根据输送液体的流量、压力差、输送距离及液体粘滞系数大小来设计输送管道的口径，比方说在封闭管道中长距离输送石油，设计管道前必须测量被输石油的粘滞系数。另外，现代医学研究表明，许多心血管疾病都与血液粘滞系数的变化有关，血液粘滞系数的增大可能引起多种心脑血管疾病和其他许多身体不适症状。因此，血液粘滞系数的大小是人体血液健康情况的重要标志之一。另外，液体粘滞系数的大小还取决于液体的温度，温度升高，粘滞系数将迅速减小。因此，测定液体在不同温度的粘滞系数有重要的实际意义。 

一般液体均具有不同程度的粘滞性。测量液体粘滞系数的方法很多，有落球法、毛细管法、转筒法、振动法等，大学物理实验中一般采用落球法，因为这种方法简单有效。通常采用一小球在粘滞液体中垂直下落，由于附着于小球表面的液层与周围其他液层之间存在着相对运动，因此小球就会受到粘滞阻力 作用，它的大小与小球下落的速度有关。小球开始下落时，由于速度比较小，所以阻力也不大；但随着下落速度的增大，阻力也随之增大，最后，小球受力平衡，最终将做匀速运动。测出小球匀速运动的速度，根据公式就可以计算出液体的粘滞系数。测速度所采取的方法通常是测量小球经过一段距离所用的时间，以前测时间是用秒表，误差较大，随着技术的进步，现在测量液体粘滞系数的装置测时间大多采用光电计时器。现有的测量液体粘滞系数的装置一般只能测室温下液体的粘滞系数，而测量变温液体粘滞系数的装置一般采用水浴或油浴加热的方法，只能测比较高温度下液体的粘滞系数。目前测量液体粘滞系数的装置主要存在以下不足： 

其一，由于测时间采用光电计时器，需要小球下落过程中能同时遮挡住上下激光发射管发出的光线，稍有偏离则无法正常计时，因此实验过程中往往需要反复调整激光发射管与接收管的位置，这个过程相当繁琐；有些学生为了使小球下落过程中同时遮挡住上下激光发射管发出的光线，甚至将装置调倾斜，不满足铅直条件，这样势必会影响实验结果的准确性。 

其二，由于测时间采用光电计时器，激光发射管发出的光线需要穿过待测液体，所以这种方法只适合测透明、半透明液体，无法测量不透明液体。 

其三，采用水浴或油浴加热的方法，只能测室温或高于室温情况下液体在不同温度下的粘滞系数。 

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提出一种测量不同温度下液体粘滞系数的实验装置，该装置实验过程中不需要反复调整，既可以测量高于室温又可以测量低于室温某一温度下液体的粘滞系数。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

采用一个一端封闭的玻璃圆筒，玻璃圆筒固定在底座上，通过底脚螺钉可以将底座调水平，在玻璃圆筒内液体中靠上部分设置一半导体制冷装置，用来冷却待测液体，靠下部分设置一加热装置，用来加热待测液体，中间部分设置一温度传感器，在玻璃圆筒外部设置上下两个接近开关。半导体制冷装置、加热装置及温度传感器分别通过接口与温度控制器相连接，通过温度控制器上的按键可以设定待测液体的温度，并可在温度显示屏上显示出来。 

玻璃圆筒的筒壁采用双层结构，中间抽成真空，可以起到良好的保温效果。 

上下两个接近开关分别通过接口与计时装置相连接，时间显示屏上显示小球经过上下接近开关之间距离所用的时间。