3.液体粘度的测定

 实验2液体粘度的测定一．实验目的1.掌握测定液体粘度的原理和方法。2.学会使用奥氏粘度计（Ostwald）测定乙醇水溶液的粘度。二．实验原理粘度是流体分子在流动时内摩擦情况的反映，是流体的一项重要性质，其大小用粘度系数η（亦称粘度）来度量。测定液体粘度的仪器和方法，主要可分为三类：毛细管粘度计——由液体在毛细管里的流出时间计算粘度。落球粘度计——由圆球在液体里的下落速度计算粘度。扭力粘度计——由一转动物体在粘滞液体中所受的阻力求算粘度。在测定低粘度液体及高分子物质的粘度时，以使用毛细管粘度计较为方便。液体在毛细管粘度计中因重力作用而流出时，服从以下泊塞叶（Poiseull）公式：8rtplvηπ4=式中：η为液体的粘度，单位为Pa·s(N·m-2·s)；p为液体的压强；为毛细管长度；r为毛细管半径；t为流出时间；V为流经毛细管的液体体积。对于某一支指定的粘度计而言，可写为：2tAtpη=式中：A为毛细管常数。 奥氏（Ostwald）粘度计乌氏（Ubbelohde）粘度计乌氏（Ubbelohde）粘度计和奥氏（Ostwald）粘度计就是根据泊塞叶（Poiseull）公式而设计的两种测定粘度的仪器，如图所示。奥氏粘度计适用于粘度低于10Pa·s的液体；乌氏粘度计可测量粘度在1~100Pa·s范围的液体。在测定高分子溶液时，常用乌氏粘度计，其特点是可在粘度计里将溶液逐渐稀释，特别适用于测定不同浓度溶液的粘度。本实验采用奥氏粘度计，它与乌氏粘度计的原理一样，都是毛细管法，测量时取一定体积（即管中记号a和b之间）的液体，测定它在自身重力作用下流过毛细管所需的时间t。先利用粘度已知的液体（一般取水）测定毛细管常数A。具体方法是：在不同温度下用同一支粘度计测定水的粘度，水在不同温度下的粘度数据可查本实验的附录部分。以ηt/p对t2作图，得一直线，由直线的斜率求出毛细管常数A的值。然后在一定温度下对被测液体进行测定，便可求得该温度下被测液体的粘度。由实验直接来测定液体的绝对粘度是困难的，而测定液体对标准液体（如水）的相对粘度是简单实用的。在已知标准液体的绝对粘度时，即可算出被测液体的绝对粘度。设两种液体在本身重力作用下分别流经同一毛细管，且流出的体积相等，则：112288rptlvrptlvηη4142π=π=p=hgρ，这里，h为推动液体流动的液位差；ρ为液体密度；g为重力加速度。如果每次取用式样的体积一定，则可保持h在实验中的情况相同，因此可得： 111222ttηρηρ=已知标准液体的粘度和它们的密度，则可得到被测液体的粘度。本实验是以纯水为标准液体，用奥氏粘度计测定指定温度下液体（20%乙醇）的粘度。三．仪器和试剂1.仪器（1）奥氏粘度计1只（2）玻璃缸恒温槽1套（3）10mL移液管1支（4）秒表1只（5）吸球1只（6）50mL烧杯2只2.试剂（1）蒸馏水（2）乙醇水溶液四．实验步骤（1）取一只干燥、洁净的奥氏粘度计，用移液管由A管向粘度计加入20%乙醇水溶液10mL。将粘度计置于恒温槽内，使球1完全浸没在恒温水中，并要求粘度计严格保持垂直位置。在指定温度下恒温15min。（2）用吸球由B管将溶液吸至球1并使液体超过以上刻度，再移去吸球，让溶液在自身重力的作用下自由流出。当液面到达刻度a时，秒表开始计时。当液面降至刻度b时，再停秒表，测得刻度a,b之间的溶液流经毛细管的时间。反复操作三次，取平均值，即为流出时间t。（3）从恒温槽中取出粘度计，用蒸馏水将粘度计洗涤干净。用移液管由A管向粘度计中加入蒸馏水10mL。按上述方法测定此温度下蒸馏水的流出时间。（4）对蒸馏水在不同温度下进行粘度的测定。为此，调节恒温槽的温度至一系列任意指定温度（例如30.0°C，35.0°C，40.0°C，45.0°C），按步骤（3）再测定4个数据。 注意事项：（1）粘度计是由玻璃吹制而成，使用时要特别细心；（2）粘度计放置时，一定要使毛细管保持垂直；（3）测定前需用蒸馏水洗净粘度计，再用被测液体洗涤三次后方可进行实验；（4）实验过程中，恒温槽的温度要保持恒定。加入样品后待恒温才能进行测定。五．数据记录与处理1.数据记录室温：_______________大气压力：_________________表1实验记录表乙醇水溶液水温度t/℃时间t/st1t2t3t2.数据处理求算20%乙醇水溶液在指定温度下的粘度。六．思考题1．液体的粘度与温度的关系如何？2．为什么使用奥氏粘度计时，加入的被测溶液与标准物（蒸馏水）的体积应相同？3．为什么测定粘度时要保持温度恒定？4．为什么粘度计在恒温槽中要竖直放置？ 附录一不同温度下水的密度和粘度附表1不同温度下水的密度t//(kg-3)t//(kg-3)0999.8745990.253.981000.0050988.075999.9955985.7310999.7360983.2415999.1365980.5918998.6270977.8120998.2375974.8925997.0780971.8330995.6785968.6535994.0690965.3438992.9995961.9240992.24100958.38附表2不同温度下水的粘度（单位：mPa·s）温度t/012345678901.7871.7281.6711.6181.5671.5191.4721.4281.3861.346101.3071.2711.2351.2021.1691.1391.1091.0811.0531.027201.0020.97790.95480.93250.91110.89040.87050.85130.83270.8148300.79750.78080.76470.74910.73400.71940.70520.69150.67830.6654400.65290.64080.62910.61780.60670.59600.58560.57550.56560.5561附录二金雀牌SJ9-2型石英液晶电子秒表的使用石英液晶精密计时计（简称为电子秒表）可以计时，也可以作为秒表使用。其面板如下图所示，其中各按钮的作用如下：S1：启动、停止调整，S2：功能转换，S3：选择， S4：分段、设置、复零。（1）复零：在秒表走动时（显示在不断改变）按S1显示不改变，再按S4就可以复零。（2）显示连续时间的中间读数：秒表复零后按S1就可以启动，以后每次读数只要按S4使显示不变，读数后再按S4，使继续走动，这样，秒表记录的是连续的时间。（3）记录累积时间：秒表复零以后，每次都用S1启动与中止显示，这样记录的是每次秒表走动的累积时间。