国立高雄应用科技大学 物理化学实验－预报 液体黏度测定实验 老师 .doc

國立高雄應用科技大學 物理化學實驗－預報 液體黏度測定實驗 老師:吳瑞泰 老師 班級：四化材三甲 組別：第一組 學號：1100101138 姓名：展志航 實驗日期：102/10/07 一、實驗二： 　　液體黏度測定實驗 二、目的： 　　1.利用毛細管法以奧士瓦黏度計測定液體或溶液於各溫度時之絕對黏度了解奧士瓦黏度計的構造及其操作方法。了解黏度的定義，並區別絕對黏度與其相互間之換算。了解相對黏度的定義及其測定方法。(viscosity)，其大小因物質的種類、濃度、溫度等因素而不同。[2] 黏度(viscosity)為流體流動中所產生內部阻力之程度。黏度大小受物質之種類、濃度及溫度等因素影響。[1] 黏滯性是流體的性質之一，產生黏滯的原因在於分子的內聚力及附著力。[1]物體在液體中移動時，因為表面有附著力以及摩擦力而形成阻力，而不同的液體有不同的阻力，經由計算可以了解每一種液體的黏滯係數。[1] 　　1.牛頓黏流定律：二相鄰兩流層單位面積之阻力 (F/A) [1] 理論上可假設流體為許多極薄的層堆疊而成，當液體流經一靜止的平面，則鄰近於平面邊界的流體層停滯不動，次一個相鄰的流體層的速度逐漸增加。欲使沿同一方向的兩平行層有一定的速度差 v，則需要有一正切的作用力 F 存在，此作用力 F 與速度差 v 及此兩相鄰層的接觸面積 A 成正比，而與兩鄰層間的距離r 成反比，此稱為牛頓黏流定律(Newtons Laws of Viscous Flow)。 [2] 牛頓黏流定律 (公式1) [1] 式中F為二流層間之正切作用力、u為兩相鄰流動層之速度差、A為二層之接觸面積、l則為二層間之距離。[1] 圖一 、流體的黏度[1] ?為黏度係數其單位為[質量][長度]-1[時間]-1。SI制單位則為kg m-1 s-1。此一單位又稱為泊(Poise或簡寫為P)以紀念法國物理學家普瓦醉(Poiseiulle)。[1] 　　2.普瓦醉方程式：描述流體流經毛細管時，影響黏度係數?之因素。[1] 普瓦醉方程式 (公式2) [1] l為毛細管之長度，r為毛細管之半徑、?P為毛細管兩端之壓力差(?P=gh?；?:密度)、V為流體於時間t內流經毛細管之體積。[1] 　　3.絕對黏度：當固定同一支毛細管進行實驗時r h V l為固定值，而8、?、g為常數，因此公式2可改寫為[1] 絕對黏度 ???t (公式3) [1] 此公式中C為毛細管(或黏度計)之常數(=?ghr4/8Vl)。公式3顯示絕對黏度(absolute viscosity)可藉由密度為??之流體，流經一毛細管之時間t及該毛細管之常數C三者之乘積求得。[1] 絕對黏度之單位：cgs制單位為P(poise: g cm-1 s-1)或cP (1cP=P/100) [1] 　　4.動黏度：改寫公式3將密度??移至等號左方可得下列公式 動黏度 (公式4) [1] ???稱為動黏度(kinematic viscosity)為液體藉由重力流經毛細管(黏度計)所需的時間t與毛細管常數C之乘積。[1] 動黏度之單位：cgs制單位為St (Stoke: cm2 s-1)或cP (1cSt=St/100) [1] 　　 5.奧士瓦黏度計：??????為標準液之黏度及密度，其流動時間為t0。若待測液體之密度為?流動時間為?可由公式5求得根據上述毛細管測量黏度原理所設計之黏度測量裝置。其構造如圖二所示。測量時分別測量標準液及待測樣品液體流經起始線至終止線d所需之時間。 (公式5) [1] 公式5也可以寫成 (公式6) [1] 圖二、奧士瓦黏度計[1]?r為相對黏度(relative viscosity)是待測液體絕對黏度與標準液絕對黏度之比值。[1] 若以水為標準液，待測液體之黏度與同溫水之黏度之比值即稱為待測液體對水的相對黏度。[1]由公式6可知要求得相對黏度需先分別測量二液體之密度(????)以及流動時間(t, t0)。求得之相對黏度乘以水之絕對黏度即可得待測液之絕對黏度。[1] 　　6.溫度對黏度的影響：絕對黏度取對數(log?)與溫度倒數(1/T)為一線性關係 (公式7) [1] 公式7中的截距A為溫度無限大時的黏度係數，而斜率B則為活化能。[1] 　　7各種黏度之定義[1]： 黏度名稱 符號及定義 相對黏度 (relative viscosity) 比黏度 (specific viscosity) 比濃黏度 (reduced viscosity) 固有黏度 (inherent viscosity) 極限黏度 (intrinsic viscosity) [1] 　　8.極限黏度的求法[1] 比濃黏度(?sp/C)