[实用新型]电热式变温液体粘滞系数测量装置

说明书

技术领域：

本实用新型属于物理实验技术领域，具体地说是涉及一种以“落球法”为基础的电热式变温液体粘滞系数测量装置。

背景技术：

粘滞系数表征了液体粘滞性的强弱，是反映液体理化特性的一个重要参数。液体的粘滞系数与液体的性质和温度有关，准确测量液体的粘滞系数并掌握其对温度的依赖关系在许多工业部门和科学研究领域中都具有重要意义。“落球法”是一种测量液体粘滞系数的常用方法，其依据的是斯托克斯定律，通过精确测定表面光滑的固体小球在静止的无限广延液体中匀速下落的速度(即收尾速度)，进而得到液体的粘滞系数，由于所需装置简单，物理原理清晰，因而在高等学校的实验教学中被普遍采用。为了测量液体在不同温度下的粘滞系数，并确定所研究液体的粘滞系数随温度的变化规律，一些科技工作者已经基于“落球法”开发出了几种实际可用的实验装置，例如杨洋等提出的“TYDG-I多光电门可调温式液体粘滞系数测试仪”(实验技术与管理,1999,16(1):64-65.)、CN 203688400 U所公开的“一种变温粘滞系数测量仪”、CN 203101219 U所公开的“变温粘滞系数测定仪”以及CN 202024945 U所公开的“一种液体粘滞系数随温度变化情况的测量装置”等，值得注意的是，上述这些实验装置均采用了水浴加热的方法来实现待测液体温度的改变，尽管这种加热方法可以使待测液体达到较高的温度均匀性和稳定性，但所需设备相对较多，操作难度相对较大，而且由于盛装液体的容器尺寸固定，因此不能对小球的收尾速度根据实验条件进行必要的修正，使得测量得到的液体粘滞系数存在较大误差。针对于上述问题，我们提出并设计了本实用新型所公开的电热式变温液体粘滞系数测量装置。

实用新型内容：

本实用新型提供了一种电热式变温液体粘滞系数测量装置。基于“落球法”原理，利用该装置以及附属的金属小球和数字秒表等，不仅可以通过改变两块侧加热板的间距，研究侧加热板以及容器壁对小球收尾速度的影响，而且可以使待测液体快速加热并基本稳定于所需温度，再结合对小球收尾速度的修正，能够实现待测液体在不同温度下的粘滞系数测量。

实现本实用新型所采用的技术方案如下：

电热式变温液体粘滞系数测量装置由容器、两块侧加热板、一块底加热板和高精度数字控温仪组成。

优选的，所述容器由厚度为4.0mm的透明有机玻璃板粘接而成，容积为16.00×4.00 ×25.00cm³。如此大的容积，再结合有机玻璃的隔热性能，在对蓖麻油、橄榄油、甘油、变压器油、机油等导热系数相对较小的液体进行测量时，可以较好地避免因与周围环境存在热交换而引起的液体温度剧烈变化。

优选的，在所述容器外壁的中下部刻画有计时起点和计时终点标志线，两条标志线之间的区域为测量区间，高度为10.00cm。这样的设置可以保证在不同的温度条件下小球在测量区间的下落都能达到匀速。

优选的，所述高精度数字控温仪的控温精度为0.1℃，它的探头位于测量区间的中部，并贴近于容器的内壁固定。

优选的，所述加热板由薄铝板夹持硅胶加热片制成，在尺寸上，底加热板的长度为 12.00cm，宽度为3.80cm，侧加热板的有效高度为23.00cm，宽度也为3.80cm。

优选的，所述加热板为内置式，其中的底加热板固定于容器的底部，而侧加热板则通过水平支撑梁悬挂于容器内，如此一来，侧加热板不仅可以沿水平方向自由移动，而且可以在重力作用下自然保持垂直。

优选的，在所述的侧加热板上部，亦即从上至下的5.00cm高度范围内，由多到少地分布着直径为3.0mm的小孔，目的是通过梯次减小侧加热板的面积来抑制液体对流对垂直方向上温度分布的影响。

优选的，为了进一步抑制液体对流对垂直方向上温度分布的影响，所述加热板的功率以水作为参考、按测量区间上下端面中心的温度差异小于或等于0.5℃进行了优化，优化后的两块侧加热板的功率均为30w，底加热板的功率为10w。

本实用新型的有益效果是：

与现有的水浴式变温液体粘滞系数测量仪相比，本实用新型具有结构简单、成本低廉、操作方便等特点，有利于在大学物理实验教学中推广应用，此外，本实用新型还可以通过改变两块侧加热板的间距，研究侧加热板以及容器壁对小球收尾速度的影响，这对丰富实验内容、提高液体粘滞系数的测量精度具有重要意义。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中侧加热板的结构示意图。