恒温槽调试及液体粘度的测定

荆楚理工学院化工与药学院实验报告

姓名 学号 专业石油化工生产技术 成绩

课程名称：物理化学 日期2013.10.18 指导老师 实验题目：恒温槽调试及液体粘度的测定 一、目的要求

1. 熟悉恒温槽的构造及其使用方法。

2. 学会使用乌氏粘度计测量液体的粘度及计算方法。

二、实验仪器和试剂

粘度计、移液管、秒表、吸耳球、无水乙醇、蒸馏水、玻璃恒温槽水浴（型号：ZH-2B ）

三、实验原理

1. 液体的粘度及其测定的原理

液体粘度的大小一般用粘度系数η表示，若液体在毛细管中流动，则可通过波华须 尔公式计算粘

度系数：η=

πPr 4t

8VL

按上式由实验来测定液体的绝对粘度是件困难的工作，但测定液体对标准液体（如水）的相对粘度则是简单和适用的。在已知标准液体的绝对粘度时，也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 η=

πr 4P2t 2

8VL

从而

得

η1ρ1t 1

=

η2ρ2t 2

如果每次取用试样的体积一定，则可保持在实验中情况相同。因此：已知标准液体的粘度，则被测液体的粘度可按上式算得。 2. 恒温槽控温原理

恒温控制可分为两类，一类是利用物质的相变点温度来获得恒温，但温度的选择受到很大限制; 另外一类是利用电子调节系统进行温度控制，此方法控温范围宽、可以任意调节设定温度。 恒温槽是实验工作中常用的一种以液体为介质的恒温装置，根据温度控制范围，可用以下液体介质:-60度～30度用乙醇或乙醇水溶液;0度～90度用水;80度～160度用甘油或甘油水溶液;70度～300度用液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。

恒温槽是由浴槽、电接点温度计、继电器、加热器、搅拌器和温度计组成，具体装置示意图见图课本P338。继电器必须和电接点温度计、加热器配套使用。电接点温度计是一支可以导电的特殊温度计，又称为导电表。当温度升高时，毛细管中水银柱上升与一金属丝接触，两电极导通，使继电器线圈中电流断开，加热器停止加热; 当温度降低时，水银柱与金属丝断开，继电器线圈通过电流，使加热器线路接通，温度又回升。如此，不断反复，使恒温槽控制在一个微小的温度区间波动，被测体系的温度也就限制在一个相应的微小区间内，从而达到恒温的目的。

恒温槽的温度控制装置属于“通”“断”类型，当加热器接通后，恒温介质温度上升，热量的传递使水银温度计中的水银柱上升。但热量的传递需要时间，因此常出现温度传递的滞后，往往是加热器附近介质的温度超过设定温度，所以恒温槽的温度超过设定温度。同理，降温时也会出现滞后现象。由此可知，恒温槽控制的温度有一个波动范围，并不是控制在某一固定不变的温度。控温效果可以用灵敏度Δt 表示: ∆t =±

t 1-t 2

2

式中，t 1为恒温过程中水浴的最高温度，t 2为恒温过程中水浴的最低温度。

四、实验步骤

1. 恒温槽温度调节与控制

将恒温槽各部件安装好，接通电源，打开搅拌器并加热，恒温槽温度准确调至某个温度，当恒温槽的温度和所要求的温度相差较大时，可以适当加大加热功率，但当温度接近指定温度时，应将加热功率降到合适的功率。

2. 无水乙醇粘度的测定

图—乌氏粘度计

(1) 调节恒温槽的温度至30.0℃，将清洁的粘度计垂直固定在恒温槽中，使上标线a 以下部分完全浸没在水中。

(2)移液管取10ml 乙醇从管口A 放入粘度计中，恒温约10min ，温度达到30.0℃即可测定。

(3) 测定时用手按住粘度计的支管口C ，用吸耳球将B 管溶液吸至标线a 以上，放开支管口C 与胶管B ，液面下降，用秒表测定液体流经a 至b 所需的时间，重复同样操作，测定3次，要求每次的时间相差不超过0.5秒。

(4)倒出粘度计中的乙醇，用热风吹干，再用另一支移液管取10ml 蒸馏水放入粘度计中与前述步骤相同，测定蒸馏水流经a 到b 所需的时间，同样测定3次，要求同前。（如果不提供吹风机，倒出粘度计中的乙醇后用蒸馏水冲洗3-4次，特别清洗B 管的毛细管，用吸耳球将B 管中的蒸馏水向上吸再向下放）。

（5）试验完成后，将粘度计洗净，放好。将仪器旋钮会归零，关闭电源。

五、注意事项

1. 由于乙醇的沸点低于水，所以先测量乙醇后后把粘度计烘干，比先用水测量； 2. 后烘干的时间短。所以本实验先测量乙醇，后测量水； 3. 粘度计放入水中时上刻度线要放在恒温槽水面一下； 4. 测量时粘度计必须垂直放置；

5. 要求每次测量液体流经a 至b 所需的时间相差不超过0.5秒。

六、实验现象、结果记录及整理

实验日期：2013年10月18日 室温：22.03℃ 气压：100.79KPa 1. 实验结果

2. 实验处理：

①30℃无水乙醇的粘度为：9.865×10-4 Pa ·S

②由以上实验数据可知无水乙醇流经毛细管时间t 1=124.57s,蒸馏水流经毛细管时间t 2=79.70s; 查表得乙醇的密度ρ1= 780.97 kg/m³，水的密度ρ2= 995.67 kg/m³，30℃蒸馏水的粘度系数η2=8.07×10-4 Pa·S ，由公式η1=ρ1t 1得30℃无水乙醇的粘度为9.865×10-4 Pa·S 。

η2ρ2t 2 ③35℃蒸馏水的粘度为7.446×10-4 Pa ·S

④由以上实验数据可知蒸馏水流经毛细管时间t 1=79.7s,无水乙醇流经毛细管时间 t 2=124.57s; 查表得35℃乙醇的密度ρ1= 780.8 kg/m³，水的密度ρ2= 994.-4kg/m³， 35℃无水乙醇的粘度系数η

2=9.14×10-4 Pa·S ，由公式

η1ρ1t 1

得35℃蒸馏水的粘度为7.446×10-4 Pa ·S 。 =

η2ρ2t 2

七、思考题解答

1. 旋转调节帽时速度如何？ 答：旋转调节帽时, 速度要缓慢。

2. 在严格的粘度测定中要求研究的目的何在？

答：因为液体的粘度与温度的关系很大，所以测量液体粘度是需要恒温，这样才具有可比性。 3. 粘度测定的误差有哪些？

答：温度，湿度，被测物质的均匀程度等。 4. 乌氏粘度计的支管B,C 有什么作用？

答：B 管是主件，用来做流动的，从而测得定向距离的流动时间；C 管用来连通空气，使B 管里的液体成为悬浮的，这样是减少湍流，让液体沿壁自由流动，从而精确度更高。这是乌比奥氏进步的地方。

5. 测定粘度实验中能否用两支粘度计？为什么？

答：不能，因为它们毛细管直径不一样，实验时结果也将不同。

八、实验总结

这次试验是成功的，但实验做的不够精密，以致有误差。

同组人员：李灿、李长福、刘军强