让它流动:如何计算粘度

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粘度是衡量材料在外力作用下的运动阻力的指标。计算粘度有几种公式和方程,最常见的是粘度= (2 x(球密度-液体密度)x g x a^2) ÷ (9 x v),其中g =重力加速度= 9.8 m/s^2, a =滚珠的半径,v =滚珠通过液体的速度。

如果你想确定液体的粘度,可以做一个简单的科学实验,测量一个金属球落入液体容器的速度。球的速度,结合球和液体的相对密度,可以用来计算液体的粘度。但你不能计算粘度,除非你知道它是什么,为什么它很重要。

粘度的定义

粘度的定义是“描述流体流动阻力的量”。流体抵抗通过流体的浸入物体的相对运动,以及在流体中速度不同的层的运动。”了解材料的厚度对你完成工作的能力有很大的影响。蜂蜜或胶水等物质往往更稠,被描述为具有更高的粘度,而水和乙二醇的粘度较小,流动更快。

温度对液体的粘性也起着至关重要的作用。一般来说,温度越高的液体粘度越低,越容易流动。温度越低,它就越像泥浆,粘度也就越高。了解如何计算粘度可以帮助决定你的材料是否准备使用。那么如何确定粘度呢?

计算粘度

试一试

计算球的密度

  1. 用你的平衡量一下球的质量。例如,假设球的质量是0.1公斤(kg)。
  2. 首先通过测量直径(直线穿过球最宽部分的距离)来找到球的半径。直径除以2;这就得到了球的半径。
  3. 把半径代入球的体积方程来计算球的体积。假设滚珠的半径为0.01米(m),体积为:体积= 4/3 x x (0.01 m) ^3 = 0.00000419 m^3
  4. 用球的质量除以体积来计算球的密度。例子中球的密度为:密度= 0.1 kg ÷ 0.00000419 m^3 = 23,866 kg/m^3

计算液体的密度

  1. 当刻度筒是空的时候,测量它的质量。然后测量有100毫升液体的刻度圆筒的质量。假设空圆筒的质量是0.2千克,有液体时它的质量是0.45千克。
  2. 用有流体的圆筒的质量减去空圆筒的质量来确定流体的质量。例中:液体的质量= 0.45 kg - 0.2 kg = 0.25 kg
  3. 用液体的质量除以体积来确定液体的密度。例如:液体密度= 0.25 kg ÷ 100 mL = 0.0025 kg/mL = 0.0025 kg/cm^3 = 2500 kg/m^3*
  4. 1ml等于1cm ^3 * 100万立方厘米等于1立方米

计算液体粘度

  1. 把要测试的液体装满你的高刻度的圆筒,使它距离圆筒顶部约2厘米。用记号笔在液体表面以下2厘米处做记号。在距圆柱体底部2厘米处再画一条线。
  2. 测量刻度筒上两个标记之间的距离。假设距离是0.3米。
  3. 让球在液体表面上移动,用秒表计时球从第一个标记掉落到第二个标记需要多长时间。假设球下落这个距离用了6秒。
  4. 用球下落的距离除以球下落的时间来计算球下落的速度。例中:Velocity = 0.3 m ÷ 6 s = 0.05 m/s

根据收集到的数据计算液体粘度:

  1. 粘度= (2 x(球密度-液体密度)x g x a^2) ÷ (9 x v)其中g =重力加速度= 9.8 m/s^2, a =球轴承半径,v =球轴承通过液体的速度。
  2. 把你的测量结果代入方程,计算液体的粘度。例如,计算方法是这样的:粘度= (2 x (23,866 - 2,500) x 9.8 x 0.01^2) ÷ (9 x 0.05) = 93.1帕斯卡秒。

粘度计算公式:

粘度=剪切应力/剪切速率

结果通常用厘泊(cP)表示,相当于1兆帕秒(毫厘帕秒)。

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