预报01结报0国立高雄应用科技大学化学工程与材料工程系.docVIP

國立高雄應用科技大學 化學工程與材料工程系 物理化學實驗 實驗名稱: 液體黏度測定實驗 組別:第九組 姓名:林宜諼 學號:1100101245 日期:2013/11/14 目錄 一、實驗目的 二、原理及相關知識 三、儀器及器材 四、藥品 五、實驗步驟 六、參考資料 一、實驗目的 了解使用奧士瓦黏度計 二、原理及相關知識 定義 剪切黏度 在一個普通的並行流動（如可能發生在一個直管中），剪切應力與速度梯度成正比 是兩個板塊之間流體的層流剪切。而流體和移動邊界之間的摩擦導致了流體剪切，描述這種行為強度的是流體的黏度。在一般的平行流動中（如可能發生在一個直管中），剪切應力正比於速度梯度。相互平行的相鄰層之間的移動速度不同，產生剪切。而流體的剪切黏度是描述對剪切流動的抵抗能力。在理想情況下，它被定義為庫愛特流——被困在水平板（一側固定，一側以恆定速度水平運動）間的一層流體。（註：通常認為板塊非常大，不需要考慮邊緣附近的情況。） 如果頂板的速度足夠小，流體粒子將平行於它流動，並且它們的速度從底部的0到頂部的ν呈線性變化。流體的每一層流動速度快於它的下一層，它們之間會產生一個抵抗它們相對運動的摩擦力。特別是，流體將在頂板運動的反方向施加一個力，在底板也會產生一個等大反向的力。因此需要一個外力來維持頂板以恆定的速度運動。 力F的大小正比於每塊板的運動速度u和面積A，而反比於兩板之間的距離，即　 在這個公式中，比例係數是流體的黏度（特別是動態黏度）；的比值稱為剪切變形或剪切速度，是垂直於板的速度上流體速度的導數。牛頓用微分方程式表達出了黏性力： 　 這個公式假設流動是沿著平行線的，並且垂直於流動方向的y軸指向最大剪切速度。這個方程式可以用於速度非線性變化的情況，比如在流體流經管道中時的情況。 機械和化學工程師以及物理學家們常使用希臘字母μ來表示動態壓力黏度，然而化學家、物理學家、IUPAC也使用希臘字母η表示。 運動黏度 運動黏度是動態黏度μ除以液體的密度ρ，通常用希臘字母ν表示。它是慣性力與黏性力的比值，方便研究雷諾數。 體積黏度 一個可壓縮流體被均勻壓縮或擴展時，沒有剪切，但它仍然以內部摩擦的形式表現來抵制它的流動。這些力的一個與壓縮或膨脹率有關的因素σ，稱為體積黏度，體積黏度或第二黏度。只有當流體被迅速壓縮或擴展時，如聲音和衝擊波，體積黏度顯得很重要。體積黏度解釋了這些波的能量損失，正如斯托克斯的聲衰減規律所描述的。 黏度張量 在一般情況下，流動中的應力可部分歸因於從休息狀態的材料的變形（彈性應力），部分歸因於變形隨時間的變化率（黏性應力）。在流體中，根據定義，彈性應力僅包括靜水壓力。 在一般的術語中，流體的黏度是應變率和黏性應力之間的關係。在牛頓流體模型，關係是通過定義一個線性映射，由黏度張量描述，乘以應變率張量（這是流動的速度梯度），給出了黏性應力張量。 一般，黏度張量具有九個獨立的自由度。各向同性的牛頓流體，這可以減少到兩個獨立的參數。最常見的是，應力黏度μ和本體黏度σ。 牛頓流體非牛頓流體牛頓流體 表觀黏度與剪切速率無關的流動特性的流體（即服從牛頓黏性定律的流體）稱為牛頓流體。黏性定律是一個本構方程式，而不是一個自然法則。一種流體的行為符合牛頓定律，黏度μ獨立於應力的成為牛頓流體。氣體，水和許多常見的液體可以在普通的條件和環境考慮為牛頓流體。 牛頓流體的流動曲線（剪切應力與剪切速率的關係曲線稱為流動曲線），是一條通過原點的直線。牛頓流體的黏度是直線的斜率。對於同一流體，在任何剪切速率下，黏度相同，與剪切速率無關。黏度不同的流體，斜率不同。非牛頓流體 表觀黏度隨剪切速率而變化。它不再是物性常數，但它與牛頓黏度同因次。黏性定律是一個本構方程式，而不是一個自然法則。一種流體的行為符合牛頓定律，黏度μ獨立於應力的成為牛頓流體。氣體，水和許多常見的液體可以在普通的條件和環境考慮為牛頓流體。有許多明顯偏離牛頓定律的非牛頓流體，比如： 切力變稀流體：流體隨黏度隨剪切速率增大而降低； 觸變性流體：定溫下表觀黏度隨剪切持續時間而降低； 震凝性流體：定溫下表觀黏度隨剪切持續時間而增大； 賓漢流體：在低應力下表現為固體，在高應力下表現為黏性流體。 即使是牛頓流體，黏度通常取決於其組成和溫度。氣體等可壓縮性流體，這取決於溫度，而隨壓力變化很慢。一些流體的黏度可能取決於其他因素。例如磁流變流體，流體在加磁場後變厚，可能會表現得像固體點。 2.配製待測液所需的濃度，清潔奧士瓦黏度計。 3.黏度測定: (1)用刻度吸量管吸取定量(10ml)的蒸餾水注入奧士瓦黏度計內。 (2)將奧士瓦黏度計置入恆溫水槽內(溫度設定在20+0.1)℃，恆溫水槽的水面必須高於上標線(A)。 (3)放置約5分鐘，讓黏度計的溫度達平衡後，並用安全吸球徐徐吸上液體至上標