CN204128920U - 一种落球法粘滞系数测定仪的引导管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种落球法粘滞系数测定仪的引导管装置，该装置包括导管和圆盘，所述导管的上端为漏斗形，下端为圆管；所述圆盘中心设有通孔，圆盘通孔外圈刻有几组不同直径的同心圆，导管下端固定在圆盘中心处，并与通孔位置相对应。本实用新型结构简单、易于制造，加工成本低，能确保小钢球沿玻璃圆筒的中心轴线下落，并减小液体受温度和流动空气的影响，提高了测量的准确度。

Description

一种落球法粘滞系数测定仪的引导管装置

技术领域：

本实用新型涉及一种落球法粘滞系数测定仪，具体地说是一种落球法粘滞系数测定仪的引导管装置，属于物理实验设备技术领域。

背景技术：

液体的粘滞系数又称为内摩擦系数。在科研、教学、工程技术、医学以及生产技术等方面，测定液体的粘滞系数具有重大的意义。测量粘滞系数有各种方法，目前大学物理实验教学中采用落球法进行测量，实验采用的小球通常是直径约1mm的不锈钢小球。

小球在粘滞液体中下落时受到三个力的作用：重力、浮力和粘滞阻力。如果小球在液体中下落时速度很小，而且液体在各个方向上都是无限广阔的，由斯托克斯公式可知，这时的粘滞阻力f为

f＝6πηrv       (1)

式中η为液体的钻滞系数，v是小球下落的速度，r是小球的半径。η与液体的温度有关。

但是在实验中，液体放在玻璃圆筒内并不是无限广阔，如果只考虑管壁对小球运动的影响，则式(1)应修正为

$f=6\mathrm{\π\ηrv}(1+2.4\frac{r}{R})---\left(2\right)$

如已知小球的密度为ρ，液体的密度为ρ₀，则小球所受的重力为方向为垂直向下，浮力为浮力和粘滞阻力的方向为垂直向上。在小球刚开始下落时，速度较小，粘滞阻力也较小，因此小球作加速下落运动。随着小球速度的增加，粘滞阻力逐渐增大，当速度达到某一值v₀(称为小球在圆筒内的收尾速度)，小球所受的合力为零，此后小球就以该速度匀速下落，根据力的平衡方程得：

$\frac{4}{3}{\mathrm{\πr}}^3(\mathrm{\ρ}-{\mathrm{\ρ}}_0)g=6\mathrm{\π\ηr}{v}_0(1+2.4\frac{r}{R})---\left(3\right)$

故液体的粘滞系数为

$\mathrm{\η}=\frac{2}{9}\·\frac{(\mathrm{\ρ}-{\mathrm{\ρ}}_0){\mathrm{gr}}^2}{v_0(1+2.4\frac{r}{R})}=\frac{(\mathrm{\ρ}-{\mathrm{\ρ}}_0)d^{2}g}{18v_0(1+2.4\frac{d}{D})}---\left(4\right)$

式中d为小球直径，D为玻璃圆筒的内直径。

但是，(4)式必须满足小球沿装有液体的玻璃圆筒的中心轴线下落，如果小球偏离中心轴线下落，会产生较大的误差。

在实验过程中，通常学生用镊子夹取小钢球，凭目测判断玻璃圆筒的中心，释放小球，让其在液体中下落。小钢球下落时非常容易偏离中心轴线，因此测量误差较大，重复性较差。

此外，由于环境温度变化及液体产生湍流现象也会影响液体的粘滞系数，增加测量误差，因此实验时要求待测液体的温度和液面保持稳定。然而目前粘滞系数测定仪实验装置的玻璃圆管上端是敞开的，待测液体的温度和液面易受流动空气的影响而产生测量误差。

发明内容：

本实用新型为克服现有技术的缺点，提供一种能确保小钢球沿玻璃圆筒的中心轴线下落、以及减小液体受温度和流动空气影响的、提高测量准确度的粘滞系数测定仪的引导管装置。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种落球法粘滞系数测定仪的引导管装置，包括导管和圆盘，所述导管的上端为漏斗形，下端为圆管；所述圆盘中心设有通孔，圆盘通孔外圈刻有几组不同直径的同心圆，导管下端固定在圆盘中心处，并与通孔位置相对应。

本实用新型的进一步设计在于：

所述导管的圆管部分的直径大于实验中所用钢球的直径。

所述圆盘上刻有四组同心圆，各同心圆的直径分别与落球法粘滞系数测定仪的四个不同粗细的玻璃圆筒的内直径相当。

导管和圆盘均采用透明塑料材质加工而成。

本实用新型具有益效果：

(1)本实用新型结构简单、易于制造，可实现多个不同内径的玻璃圆筒共用一个引导管装置，降低了成本。

(2)本实用新型实用性强，能确保小钢球沿玻璃圆筒的中心轴线下落、以及减小液体受温度和流动空气影响、提高测量准确度。

附图说明:

图1是本实用新型的结构示意图；

图中：导管1、圆盘2。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，本实用新型的落球法粘滞系数测定仪的引导管装置由导管1、圆盘2组成。所述导管固定在圆盘的中心处；所述导管的上端为漏斗形，下端为圆管；所述圆盘2中心设有通孔，圆盘2通孔外圈刻有几组不同直径的同心圆，导管下端固定在圆盘2中心处(可以采用粘结的方式连接)，并与通孔位置相对应。所述导管和圆盘均由透明塑料材质加工而成，如有机玻璃等。同心圆的优选数目为4个，分别与落球法粘滞系数测定仪的4个不同粗细的玻璃圆筒的内直径相当。

本实用新型结构简单、易于制造，加工成本低，能确保小钢球沿玻璃圆筒的中心轴线下落，并减小液体受温度和流动空气的影响，提高了测量的准确度。

使用时，首先调节粘滞系数测定仪水平，确保装有液体的玻璃圆筒竖直。然后将本实用新型的引导管装置放在其中一个玻璃圆筒上(通常落球法粘滞系数测定仪配有4个玻璃圆筒)，使圆盘上的同心圆与玻璃圆筒的口对齐，用镊子夹取小球，放在导管的漏斗形上端，松开镊子，小球通过引导管装置，沿玻璃圆筒的中心轴线下落，测量过程中，始终将引导管装置放在玻璃圆筒上面，减小液体受温度和流动空气影响，提高测量准确度。

Claims (4)

1.一种落球法粘滞系数测定仪的引导管装置，其特征是：包括导管（1）和圆盘（2），所述导管的上端为漏斗形，下端为圆管；所述圆盘（2）中心设有通孔，圆盘（2）上通孔外圈刻有几组不同直径的同心圆，导管下端固定在圆盘（2）中心处，并与通孔位置相对应。

2.根据权利要求1所述的引导管装置，其特征是：所述导管（1）的圆管部分的直径大于实验中所用钢球的直径。

3.根据权利要求1所述的引导管装置，其特征是：所述圆盘（2）上刻有四组同心圆，各同心圆的直径分别与落球法粘滞系数测定仪的四个不同粗细的玻璃圆筒的内直径相当。

4.根据权利要求1、2或3所述的引导管装置，其特征是：导管（1）和圆盘（2）均采用透明塑料材质加工而成。