messages.content: 如何测量粘度
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messages.content: 粘度衡量的是液体对流动所表现的阻力。这种阻力也被称为液体的内部摩擦力。比如水和糖浆，水的流动相对自由，而糖浆的流动性则较差。由于糖浆对流动的阻力更强，所以它的粘度比水大。虽然可以用来测定粘度的方法有很多种，但最简单的可能是用透明容器盛装待测液体，再把一个球扔进去。
  
  ## 理解粘度
  
  **1. 确定粘度的定义。**粘度衡量的是液体对流动所表现的阻力。粘度大的液体流速非常慢，比如蜂蜜。而粘度小的液体则流得很快，比如水。粘度的单位是帕斯卡•秒（Pa s）。
  
  **2. 确定粘度的公式。**这个实验会测量一个球体以及它通过液体的速度来计算粘度。粘度的公式是[2(ps-pl)ga2]/9v，其中ps是球体的密度，pl是液体的密度，g是重力加速度，a是球体半径，而v是球体的速度。
  
  **3. 理解粘度公式中的变量。**密度是物体单位体积的质量，用p表示。在本公式中，你得测量球体的密度ps，以及它穿过的液体的密度pl。球体的半径a可以用球面周长除以2π得出。重力加速度g是一个常量，取决于你所在星球的质量和半径。本题中，我们在地球上，所以g等于9.8m/s2。球体的速度v是在实验过程中计算出来的，它是物体单位时间内运动的距离，单位是米每秒（m/s）。
  
  ## 测量粘度
  
  **1. 为实验准备必要的材料。**要计算液体的粘度，你得有一个球体、一个量筒、一把尺、一个秒表、待测液体、一个天平和一个计算器。这个实验的步骤很多，但只要按部就班地做，就能计算出任何液体的粘度。
  
  实验用到的球可以小一点，大理石球或钢球都可以。确保它的直径不超过量筒直径的一半，这样把它扔进量筒时会比较方便。
  量筒是一个塑料容器，侧面有刻度标记，可以测量体积。
  你可以用手表代替秒表，但是用秒表测量会更加精确。
  液体必须足够透明，让你可以看到大理石球穿过液体的过程。尽量测试不同流速的多种液体，看看它们的粘度有何区别。水、蜂蜜、玉米糖浆、食用油和牛奶等，都是你可以尝试的常见液体。
  
  **2. 计算你选择的球体密度。**计算粘度需要知道球体密度和液体密度。密度的公式是d=m/v，其中d是密度，m是物体的质量，而v是物体的体积。
  
  把球体放在天平的一侧，测量它的质量。记下测得的数值，单位为克（g）。
  用体积公式V= (4/3) x π x r3确定球体的体积，其中V是体积，π是常数3.14，而r是球体的半径。你可以测量球体正中的周长，用它除以2π来算出半径。
  你还可以用量杯测量球体挤占的水的体积，得到球体体积。记录初始水位，把球放进水里，记录新的水位。用新水位减去初始水位，得到的数值就是球体的体积，单位是毫升（mL）。
  用公式d=m/v计算密度。密度的单位是g/mL。
  
  **3. 确定待测液体的密度。**同样使用上述密度公式，计算出待测液体的密度。
  
  测量液体的密度时，先称出空量筒的质量。把液体倒进量筒中，再次称量质量。用装有液体的量筒质量减去空量筒的质量，就得到了液体的质量，单位是克（g）。
  要得到液体的体积，直接把液体倒入量筒，再用量筒侧面的刻度标记读出读数即可。记下体积数值，它的单位是毫升（mL）。
  用公式d=m/v和你测量得到的数值，计算液体的密度，单位是g/mL。
  
  **4. 装入液体并记录量筒刻度。**首先，把待测液体倒入量筒。然后，在量筒顶部和底部各标记一个位置。慢慢地把实验液体倒进量筒里，液位高度应该介于量筒高度的一半到四分之三之间。
  
  在量筒上比液位低大约2.5厘米的地方，画一个标记。
  在量筒上距离底部大约2.5厘米的地方，画第二个标记。
  测量两个标记之间的距离。把尺的零点对准底部标记，记录它到顶部标记的距离。
  
  **5. 记录球穿过两个标记所花的时间。**把球丢到液体里，当球的底部到达量筒的顶部标记时，用秒表开始计时。当球到达你在量筒底部画的标记时，停止计时。
  
  使用这种方法时，粘度较小的液体测量起来会比较困难，因为启停秒表的时间难以准确把握。
  重复这一步骤至少三次，计算三次的平均值。测量的次数越多，结果越准确。计算平均值时，把各次测量的结果相加，然后除以试验次数。
  当球足够小，球体运动真的受到周围液体流动的粘滞，并且没有受到湍流的影响时，这种方法测得的结果最为准确。球还必须比容器小很多，这样落下时，球和侧壁之间的距离至少等于10倍的球体半径。
  
  **6. 计算球体的速度。**速度测量的是一定时间段内，物体运动的距离。速度公式是v=d/t，其中v是速度，d是运动的距离，而t是时间。
  把你测量的数值代入公式v=d/t中，算出球体的速度。
  
  **7. 计算液体的粘度。**把已知信息代入到粘度公式中：粘度 = [2(ps-pl)ga2]/9v，其中ps是球体的密度，pl是液体的密度，g是重力加速度（固定等于9.8 m/s2），a是球体半径，而v是球体速度。
  
  比如，假设液体的密度是1.4 g/mL，球体密度是5 g/mL，球体的半径是0.002 m，而球体的速度是0.05 m/s。
  代入到公式中：粘度 = [2(5 – 1.4)(9.8)(0.002)^2]/(9 x 0.05) = 0.00062784 Pa s
  
  **小贴士**
  
  - 画一个数据表可能有助于你记录测量值，否则你可能会弄混。
  - 所有测量值都应该使用公制单位。
  - 不要忘了在计算结果后面加上单位。
  
  **警告**
  
  - 球的密度必须大于液体密度，这个方法才有用。
  - 往量杯里倒液体时，注意不要倒太满。如果你没有预留足够的空间，球体导致的液位上升可能使液体溢出，从而影响你的计算。
  - 开始时，确保量筒中没有任何水或其他液体。混入其他液体可能导致测量结果出现误差。
  - 用完之后，把球体清洗干净，等它彻底干燥后，再把它放进量筒里，做下一次测量。
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