纯水的切变黏滞吸收系数

『壹』 液体粘滞系数的测定实验

1. 体积相同 保证液柱高度相同，接下来可以在计算中把高度h消掉。
2. 保持测专量时温度的恒定属。
3. 用待测液体润洗，可以减小实验误差。
4. 对人体的血压有一定的影响，凡使血液粘滞度增加的因素，都有可能加大外周阻力，血压升高，而增加心脏负担。

『贰』 25℃水的黏度是多少

0.8949X10^-3 Pas

黏度也可来以称为粘度，自是指流体对流动所表现的阻力。当流体 (气体或液体) 流动时， 一部分在另一部分上面流动时， 就受到阻力， 这是流体的内摩擦力。要使流体流动就需在流体流动方向上加一切线力以对抗阻力作用。

黏度系数(简称黏度)η的物理意义是： 在相距单位距离的两液层中， 使单位面积液层维持单位速度差所需的切线力。其单位在厘米·克·秒(c·g·s)制中为泊(g·cm-1·s-1)，在SI制中为帕斯卡·秒(Pa·s或kg·m-1·s-1)，1泊=0.1帕·秒。

(2)纯水的切变黏滞吸收系数扩展阅读：

在温度t℃时，运动黏度用符号γ表示，在国际单位制中，运动黏度单位为斯，即每秒平方米(m²/s)，实际测定中常用厘斯，(cst)表示厘斯的单位为每秒平方毫米(即 1cst=1mm²/s)。运动黏度广泛用于测定喷气燃料油、柴油、润滑油等液体石油产品深色石油产品、使用后的润滑油、原油等的黏度，运动黏度的测定采用逆流法

『叁』 黏度的主要参数

在单位液层面积上施加的这种力,称为切应力τ(N/m²)。
切变速率(D) D=d v /d x (S-1)
切应力与切变速率是表征体系流变性质的两个基本参数
牛顿以图4-1的模式来定义流体的粘度。两不同平面但平行的流体，拥有相同的面积”A”，相隔距离”dx”，且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流动，牛顿假设保持此不同流速的力量正比于流体的相对速度或速度梯度，即：
τ= ηdv/dx =ηD（牛顿公式） 其中η与材料性质有关，我们称为“粘度”。
牛顿流体：符合牛顿公式的流体。 粘度只与温度有关，与切变速率无关， τ与D为正比关系。
非牛顿流体：不符合牛顿公式 τ/D=f（D），以ηa表示一定（τ/D）下的粘度，称表观粘度。
黏滞力是流体受到剪应力变形或拉伸应力时所产生的阻力。在日常生活方面，黏滞像是“黏稠度”或“流体内的摩擦力”。因此，水是“稀薄”的，具有较低的黏滞力，而蜂蜜是“浓稠”的，具有较高的黏滞力。简单地说，黏滞力越低（黏滞系数低）的流体，流动性越佳。
黏滞力是粘性液体内部的一种流动阻力，并可能被认为是流体自身的摩擦。黏滞力主要来自分子间相互的吸引力。例如，高粘度酸性熔岩产生的火山通常为高而陡峭的锥状火山，因为其熔岩浓稠，在其冷却之前无法流至远距离因而不断向上累加；而黏滞力低的镁铁质熔岩将建立一个大规模、浅倾的斜盾状火山。所有真正的流体（除超流体）有一定的抗压力，因此有粘性。
没有阻力对抗剪应力的流体被称为理想流体或无粘流体。

『肆』 地下水的物理性质

地下水的物理性质包括密度与重度、压缩性、黏滞性、表面张力、温度、颜色、透明度、臭、味、导电性和放射性等，这里只介绍与地下水分布与运动有关的物理性质。

1.1.2.1 密度与重度

水的密度(ρ_w)定义为单位体积水的质量，常用单位为g/cm³或kg/m³。水的密度随水的温度、压力和含盐量而发生微小的变化。纯水的密度在0～20℃和大气压力下为0.998～1.000g/cm³，纯水在4℃时密度最大，其值为1.00g/cm³。随着水温升高，水的密度降低。例如当水温为40℃、60℃、80℃和100℃时，水的密度分别为0.99221g/cm³、0.98321g/cm³、0.97180g/cm³和0.95835g/cm³(Matthess，1982)。当压力增大时，水的密度有所升高。例如，当井口处压力为大气压力、水的密度为1000.0kg/m³且井水水温为10℃时，井深500m处水的密度升高至1002.3kg/m³(Fitts，2002)。当水的含盐量升高时，水的密度也会增大。例如，当地下水总溶解固体为1g/L、5g/L、10g/L和100g/L时，其密度分别为1.0007g/cm³、1.0036g/cm³、1.0072g/cm³和1.0720g/cm³(Nonner，2003)。海水的含盐量约为35g/L，其密度为1.025g/cm³;含盐量为325g/L的高浓度卤水的密度可达1.345g/cm³。因此，在研究深层地下水、地下热水和含盐量较高的地下水的分布和运动时，需要考虑水的密度变化。

水的重度(γ，也称为容重)定义为单位体积水所受的重力。重度的单位为kg/(m²·s²)或N/m³。重度与密度的关系如下:

地下水科学概论

式中:g为重力加速度常数，取值为9.81m/s²;ρ_w为水的密度。

1.1.2.2 压缩性

水通常被认为是不可压缩的。但是，在压力升高时，水仍然具有轻微的压缩性，用压缩系数(β)来表征。水的压缩系数是水承受的法向压力变化时其体积(和密度)变化的度量，可以定义为

地下水科学概论

式中:P为水承受的法向压力;V_w为水的体积;其他符号意义同前。水的压缩系数变化通常很小，在水温为0℃时，水的压缩系数为4.9×10^－10m²/N，10℃时为4.7×10^－10m²/N，20℃时为4.5×10^－10m²/N;当压力降低时，水会轻微膨胀。

1.1.2.3 黏滞性

水是只要施加任何切应力都能引起连续变形的物质，这种连续变形就是水的流动。而水阻止任何变形的性质称为水的黏滞性，它是处于运动状态的水阻止其产生切变的性质的度量。设想两平行平板之间的薄层水，当一平板相对于另一平板侧向滑动时，水层产生阻抗这种切向运动的阻抗力，平板滑动越快，阻抗力越大。阻抗力(F)可以表示为

地下水科学概论

式中:A为平板间水层的面积;v为平板间相对滑动速度;z为水层厚度;常数μ称为动力黏滞系数，是表征水的黏滞性的参数，其单位为g/(cm·s)或kg/(m·d)。

水的黏滞性通常随水温的升高而降低。当水温为0℃时，水的动力黏滞系数为154.66kg/(m·d)，20℃时为87.26kg/(m·d)。

另一个表征水的黏滞性的参数是运动黏滞系数(ν)。运动黏滞系数与动力黏滞系数的关系为

地下水科学概论

运动黏滞系数的单位为cm²/s或m²/d。

1.1.2.4 表面张力水分子是极性分子，水分子之间相互吸引。因此，一小簇水具有吸着力使其聚集在一起。雨滴在落下过程中呈球体状，水滴在光滑的表面上呈珠状。在雨滴或水珠的表面(水汽界面)像是有一层弹性薄膜将水包围住，而不让水散开。这种作用实际上是在水汽界面施加的一个张力———表面张力。表面张力作用于与水面平行的所有方向，是单位长度上施加的力，单位为N/m或g/s²。对于给定的水汽界面，表面张力是一个常数。表面张力只随温度而变化，在水温为20℃和大气压力下水的表面张力为71.97×10^－3N/m。

表面张力作用的结果是使水体的自由表面积减小到最小。对于给定体积的水体来说，球状体的表面积最小。表面张力对于研究毛细现象具有重要的意义。

『伍』 黏弹介质中的地震波

以上讨论的介质均为完全弹性介质，实际介质不可能是完全弹性介质，只能是以弹性性质为主，具有一定塑性性质的非完全弹性介质。地震波在非完全弹性介质中传播时，介质中质点振动的动能有一部分要转化为各种其他形式的能量（最终变为热能）。能量的这种转化会使得地震波的振幅发生衰减。这些现象统称为介质对地震波的吸收作用。人们提出了各种近似的物理机制和模型来说明地震波的吸收，其中一种认为岩石颗粒之间出现的内摩擦力是导致振动能量向其他形式能量转化的主要原因。这种内摩擦力亦称为黏滞力。在它的作用下介质表现出黏滞性。将这种既具有弹性、又具有一定黏滞性的非完全弹性介质称为黏弹介质。

黏弹介质的模型也有很多种，目前比较流行的、与实验结果最为接近的是一种称为伏各特（Voigt）体的黏弹介质模型。它的特点是应力与应变的关系应包括二部分：一部分是满足胡克定律的弹性应力应变关系，另一部分是应力与应变的时间变化率有关的黏滞性应力应变关系（完全弹性体中应力与应变关系只有前一部分）。于是，胡克定律就扩展为

地震波场与地震勘探

式中：λ和μ是弹性介质的拉梅常数；λ′和μ′是描述同黏滞介质有关的二个参数，其中μ′＝η，

；η称为介质的黏滞系数。如此定义这二个参数是因为在弹性介质中描述固体受静压力作用的体积压缩模量

，而相对于弹性介质则在黏滞介质中应有“体积压缩黏滞性模量”

为使问题简化，让K′＝0，于是有

；若μ′＝η则

。这样只用一个单独的常数η便可描述黏滞效应了。将上述各量代入（1-5-1）式中得：

地震波场与地震勘探

再代入弹性力学中不考虑外力的质点运动方程式

地震波场与地震勘探

得

地震波场与地震勘探

对（1-5-4）式两边分别取散度（div），得到：

地震波场与地震勘探

式中：

地震波场与地震勘探

同样，对（1-5-4）式两边分别取旋度（rot），并令ω＝rotu，整理后得：

地震波场与地震勘探

（1-5-5）式和（1-5-6）式说明在黏弹介质中同样存在着二种独立的运动（纵波和横波），但是它们的波动方程中都多了一项与时间变化有关的附加项。为了研究这个附加项的影响，以分析一个平面简谐纵波沿x方向的传播为例来说明之。设纵波的位移位为φ（x，t），按平面波理论可写为

地震波场与地震勘探

由于

地震波场与地震勘探

代入（1-5-5）式得到

地震波场与地震勘探

则

地震波场与地震勘探

经有理化后变为

地震波场与地震勘探

图1-5-1

以λ＋2μ 表示横坐标，η′ω 表示纵坐标，作图如图1-5-1，则其斜边为

。于是，（1-5-11）式中括号内的实数项和虚数项分别为

地震波场与地震勘探

且有

地震波场与地震勘探

故（1-5-11）式可写为

地震波场与地震勘探

因而

地震波场与地震勘探

令

地震波场与地震勘探

于是有k＝k′＋iα。将它代入（1-5-7）式得：

地震波场与地震勘探

上式说明，平面纵波在伏各特体黏弹介质中传播时，其振幅按指数规律衰减，衰减的快慢由从式（1-5-15）计算的α值来确定，因此称α为衰减系数或吸收系数。吸收系数与波的频率有关。纵波的传播速度由下式决定：

地震波场与地震勘探

上式说明，平面纵波在伏各特体黏弹介质中传播时，其传播速度与频率有关。这种现象物理上称之为频散或波散。

分析（1-5-15）式和（1-5-17）式可以看出，当η为常数时，如果波的频率很低，满足不等式η′ω≪λ＋2μ，则上式中的η′ω可以忽略不计，于是经化简后得到：

地震波场与地震勘探

说明当频率较低时（如地震波的频率范围），地震波在伏各特体黏弹介质中的传播速度近似于弹性纵波的速度，且与频率无关，不存在频散现象；振幅的衰减与角频率ω的平方成正比（因为吸收系数α与ω的平方成正比）。

当波的频率很高时（如超声波），若满足不等式η′ω≫λ＋2μ，则上二式可近似为

地震波场与地震勘探

此时吸收系数与波速二者均与角频率ω的平方根成正比。

如果η′ω处于上述二者之间的某一个值，例如η′ω＝C，其中C是介质的一个常数，则把它代入（1-5-15）式和（1-5-17）式可得：

地震波场与地震勘探

此时吸收系数α与角频率ω成正比，而波速与频率无关。

图1-5-2 大地滤波作用对地震波形的改造

综上所述，无论什么情况下，吸收系数均与频率有关，或者与角频率的平方成正比，或者与其一次方或平方根成正比。因此，弹性波随着传播距离的加大，高频成分很快就被吸收衰减了，低频成分越来越强，逐渐成为主要成分。从滤波的观点来看（有关“滤波”的概念可参考信号处理的文献或本教材的反射地震资料数字处理中的部分内容），非完全弹性介质对地震波的作用相当于一个低通滤波器，它滤去了原始地震波信号的高频成分，保留了其中的低频成分。这种作用称为大地滤波作用。原始地震波信号（即震源激发后经反射、透射等作用的地震波动）是作用时间很短的尖脉冲群（见图1-5-2a），包含有丰富的频率成分。经大地滤波作用后，其中的高频成分减少，使得原始尖脉冲逐渐变为延续长度增加、波形发生变化的地震波，它们组成了丰富多彩的地震记录（见图1-5-2b）。

美国地球物理学家雷克（Ricker）于20世纪初采用与一般求解波动方程不同的级数解法对黏弹波动方程进行了求解，得到关于质点运动的位移、速度、加速度等的级数形式解。将这些解画成波形，与实际工作中记录到的地震波相比（1947年美国的试验地震队在科罗拉多等地进行了井中观测与地面观测的对比试验），无论在时间域还是在频率域，二者都拟合得非常理想。因此在地震学，特别是地震勘探中，将震源脉冲经大地吸收衰减作用后变成的具有一定延续长度的地震波称为雷克地震子波。目前，地震子波，或雷克子波的概念已经得到广大地震工作者的认同，在地震勘探实践中得到了广泛应用。

『陆』 声吸收的发展简史

G.斯托克斯在1845年就导得由黏性引起的流体中声吸收公式。其吸收系数除了与黏滞系数成正比外，还与声波的频率二次方成正比。这里的黏滞系数仅指当时可由流体力学方法确定的切变黏滞系数。G.基尔霍夫1868年又提出了由热传导引起的声吸收，这一部分的吸收系数除了与介质的热导率成正比外，还与声波的频率成二次方关系。后人把这两部分吸收加起来称之为经典吸收。以后，特别自20世纪20年代开始采用比较先进的压电效应技术来产生并接收声波起，迅速蓬勃地展开了可以在很大范围（包括在各种气体、液体乃至固体）内测量声吸收的研究。大量的测量发现，除了单原子气体（如氩气等）外，几乎所有的气体都与经典理论有偏离。1920年爱因斯坦提出了从声频散来确定缔合气体的反应率，从而促进了对气体分子热弛豫吸收理论的广泛研究。进入30年代后，这种弛豫吸收机制延伸到液体的研究。此后数十年来，流体中声吸收的实验和理论研究不仅扩展了频率（次声到特超声）范围，而且涉及广泛的介质，包括各种化学和生物介质以至含水雾的大气等。
固体中吸收的研究开展得稍迟一些，20世纪30年代末起才出现这方面的测量。从宏观看来，横波或剪切波只有在黏弹性液体（如聚合物沥青等）中必须考虑，而在一般流体中因衰减很快，可忽略不计。但在固体中纵波和横波二类体波并存，并且涉及晶轴的取向等，吸收机制较为复杂。目前已成为声学和固体物理学研究的领域。

『柒』 空气的粘滞系数怎样测量谁能告诉我

当液体内各部分之间有相对运动时，接触面之间存在内摩擦力，阻碍液体的相对运动，这种性质称为液体的粘滞性，液体的内摩擦力称为粘滞力。粘滞力的大小与接触面面积以及接触面处的速度梯度成正比，比例系数η称为粘度（或粘滞系数）。
对液体粘滞性的研究在流体力学，化学化工，医疗，水利等领域都有广泛的应用，例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量，压力差，输送距离及液体粘度，设计输送管道的口径。
测量液体粘度可用落球法，毛细管法，转筒法等方法，其中落球法适用于测量粘度较高的液体。
粘度的大小取决于液体的性质与温度，温度升高，粘度将迅速减小。例如对于蓖麻油，在室温附近温度改变1˚C，粘度值改变约10%。因此，测定液体在不同温度的粘度有很大的实际意义，欲准确测量液体的粘度，必须精确控制液体温度。
实验目的：
1． 用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘度
2． 了解PID温度控制的原理
3． 练习用停表记时，用螺旋测微器测直径
实验仪器：
变温粘度测量仪，ZKY-PID温控实验仪，停表，螺旋测微器，钢球若干
实验原理：
1． 落球法测定液体的粘度
1个在静止液体中下落的小球受到重力、浮力和粘滞阻力3个力的作用，如果小球的速度v很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的，则从流体力学的基本方程可以导出表示粘滞阻力的斯托克斯公式：
（1）
（1）式中d为小球直径。由于粘滞阻力与小球速度v成正比，小球在下落很短一段距离后（参见附录的推导），所受3力达到平衡，小球将以v0匀速下落，此时有：
（2）
（2）式中ρ为小球密度，ρ0为液体密度。由（2）式可解出粘度η的表达式：
（3）
本实验中，小球在直径为D的玻璃管中下落，液体在各方向无限广阔的条件不满足，此时粘滞阻力的表达式可加修正系数(1+2.4d/D)，而（3）式可修正为：
（4）
当小球的密度较大，直径不是太小，而液体的粘度值又较小时，小球在液体中的平衡速度v0会达到较大的值，奥西思-果尔斯公式反映出了液体运动状态对斯托克斯公式的影响：
（5）
其中 ，Re称为雷诺数，是表征液体运动状态的无量纲参数。
（6）
当Re小于0.1时，可认为（1）、（4）式成立。当0.1<Re<1时，应考虑（5）式中1级修正项的影响，当Re大于1时，还须考虑高次修正项。
考虑（5）式中1级修正项的影响及玻璃管的影响后，粘度η1可表示为：
（7）
由于3Re/16是远小于1的数，将1/（1+3Re/16）按幂级数展开后近似为1－3Re/16，（7）式又可表示为：
（8）
已知或测量得到ρ、ρ0、D、d、v等参数后，由（4）式计算粘度η，再由（6）式计算Re，若需计算Re的1级修正，则由（8）式计算经修正的粘度η1。
在国际单位制中，η的单位是Pa·s（帕斯卡•秒），在厘米，克，秒制中，η的单位是P（泊）或cP（厘泊），它们之间的换算关系是：
1Pa·s = 10P = 1000cP （9）
2．PID调节原理
PID调节是自动控制系统中应用最为广泛的一种调节规律，自动控制系统的原理可用图1说明。
e(t) u(t) 操作量

被控量 扰动

图1 自动控制系统框图
假如被控量与设定值之间有偏差e(t)=设定值-被控量，调节器依据e(t)及一定的调节规律输出调节信号u(t)，执行单元按u(t)输出操作量至被控对象，使被控量逼近直至最后等于设定值。调节器是自动控制系统的指挥机构。
在我们的温控系统中，调节器采用PID调节，执行单元是由可控硅控制加热电流的加热器，操作量是加热功率，被控对象是水箱中的水，被控量是水的温度。
PID调节器是按偏差的比例(proportional)，积分(integral)，微分(differential)，进行调节，其调节规律可表示为：
（10）
式中第一项为比例调节，KP为比例系数。第二项为积分调节，TI为积分时间常数。第三项为微分调节，TD为微分时间常数。
PID温度控制系统在调节过程中温度随时间的一般变化关系可用图2表示，控制效果可用稳定性，准确性和快速性评价。
系统重新设定（或受到扰动）后经过一定的过渡过程能够达到新的平衡状态，则为稳定的调节过程；若被控量反复振荡，甚至振幅越来越大，则为不稳定调节过程，不稳定调节过程是有害而不能采用的。准确性可用被调量的动态偏差和静态偏差来衡量，二者越小，准确性越高。快速性可用过渡时间表示，过渡时间越短越好。实际控制系统中，上述三方面指标常常是互相制约，互相矛盾的，应结合具体要求综合考虑。
由图2可见，系统在达到设定值后一般并不能立即稳定在设定值，而是超过设定值后经一定的过渡过程才重新稳定，产生超调的原因可从系统惯性，传感器滞后和调节器特性等方面予以说明。系统在升温过程中，加热器温度总是高于被控对象温度，在达到设定值后，即使减小或切断加热功率，加热器存储的热量在一定时间内仍然会使系统升温，降温有类似的反向过程，这称之为系统的热惯性。传感器滞后是指由于传感器本身热传导特性或是由于传感器安装位置的原因，使传感器测量到的温度比系统实际的温度在时间上滞后，系统达到设定值后调节器无法立即作出反应，产生超调。对于实际的控制系统，必须依据系统特性合理整定PID参数，才能取得好的控制效果。
由（10）式可见，比例调节项输出与偏差成正比，它能迅速对偏差作出反应，并减小偏差，但它不能消除静态偏差。这是因为任何高于室温的稳态都需要一定的输入功率维持，而比例调节项只有偏差存在时才输出调节量。增加比例调节系数KP可减小静态偏差，但在系统有热惯性和传感器滞后时，会使超调加大。
积分调节项输出与偏差对时间的积分成正比，只要系统存在偏差，积分调节作用就不断积累，输出调节量以消除偏差。积分调节作用缓慢，在时间上总是滞后于偏差信号的变化。增加积分作用(减小TI)可加快消除静态偏差，但会使系统超调加大，增加动态偏差，积分作用太强甚至会使系统出现不稳定状态。
微分调节项输出与偏差对时间的变化率成正比，它阻碍温度的变化，能减小超调量，克服振荡。在系统受到扰动时，它能迅速作出反应，减小调整时间，提高系统的稳定性。
PID调节器的应用已有一百多年的历史，理论分析和实践都表明，应用这种调节规律对许多具体过程进行控制时，都能取得满意的结果。
仪器介绍
1． 落球法变温粘度测量仪
变温粘度仪的外型如图3所示。待测液体装在细长的样品管中，能使液体温度较快的与加热水温达到平衡，样品管壁上有刻度线，便于测量小球下落的距离。样品管外的加热水套连接到温控仪，通过热循环水加热样品。底座下有调节螺钉，用于调节样品管的铅直。

2．开放式PID温控实验仪
温控实验仪包含水箱，水泵，加热器，控制及显示电路等部分。
本温控试验仪内置微处理器，带有液晶显示屏，具有操作菜单化，能根据实验对象选择PID参数以达到最佳控制，能显示温控过程的温度变化曲线和功率变化曲线及温度和功率的实时值，能存储温度及功率变化曲线，控制精度高等特点，仪器面板如图4所示。
开机后，水泵开始运转，显示屏显示操作菜单，可选择工作方式，输入序号及室温，设定温度及PID参数。使用 键选择项目， 键设置参数，按确认键进入下一屏，按返回键返回上一屏。
进入测量界面后，屏幕上方的数据栏从左至右依次显示序号，设定温度，初始温度，当前温度，当前功率，调节时间等参数。图形区以横坐标代表时间，纵坐标代表温度（以及功率），并可用 键改变温度坐标值。仪器每隔15秒采集1次温度及加热功率值，并将采得的数据标示在图上。温度达到设定值并保持两分钟温度波动小于0.1度，仪器自动判定达到平衡，并在图形区右边显示过渡时间ts，动态偏差σ，静态偏差e。一次实验完成退出时，仪器自动将屏幕按设定的序号存储（共可存储10幅），以供必要时查看，分析，比较。
3．停表
PC396电子停表具有多种功能。按功能转换键，待显示屏上方出现符号 且第1和第6、7短横线闪烁时，即进入停表功能。此时按开始/停止键可开始或停止记时，多次按开始/停止键可以累计记时。一次测量完成后，按暂停/回零键使数字回零，准备进行下一次测量。
实验内容与步骤
1．检查仪器后面的水位管，将水箱水加到适当值
平常加水从仪器顶部的注水孔注入。若水箱排空后第1次加水，应该用软管从出水孔将水经水泵加入水箱，以便排出水泵内的空气，避免水泵空转（无循环水流出）或发出嗡鸣声。
2．设定PID参数
若对PID调节原理及方法感兴趣，可在不同的升温区段有意改变PID参数组合，观察参数改变对调节过程的影响，探索最佳控制参数。
若只是把温控仪作为实验工具使用，则保持仪器设定的初始值，也能达到较好的控制效果。
3．测定小球直径
由（6）式及（4）式可见，当液体粘度及小球密度一定时，雷诺数Re  d3。在测量蓖麻油的粘度时建议采用直径1~2mm的小球，这样可不考虑雷诺修正或只考虑1级雷诺修正。
用螺旋测微器测定小球的直径d，将数据记入表1中。
表1 小球的直径
次数 1 2 3 4 5 6 7 8 平均值
d (10-3m)
4．测定小球在液体中下落速度并计算粘度
温控仪温度达到设定值后再等约10分钟，使样品管中的待测液体温度与加热水温完全一致，才能测液体粘度。
用镊子夹住小球沿样品管中心轻轻放入液体，观察小球是否一直沿中心下落，若样品管倾斜，应调节其铅直。测量过程中，尽量避免对液体的扰动。
用停表测量小球落经一段距离的时间t，并计算小球速度v0，用（4）或（8）式计算粘度η，记入表2中。
表2中，列出了部分温度下粘度的标准值，可将这些温度下粘度的测量值与标准值比较，并计算相对误差。
将表2 中η的测量值在坐标纸上作图，表明粘度随温度的变化关系。
实验全部完成后，用磁铁将小球吸引至样品管口，用镊子夹入蓖麻油中保存，以备下次实验使用。

表2 粘度的测定 ρ = 7.8×103kg/m3 ρ0 = 0.95×103kg/m3 D = 2.0×10-2m
温度
（˚C） 时间（s） 速度
(m/s) η (Pa·s)
测量值 *η(Pa·s)
标准值
1 2 3 4 5 平均
10 2.420
15
20 0.986
25
30 0.451
35
40 0.231
45
50
55
* 摘自 CRC Handbook of Chemistry and Physics
附录 小球在达到平衡速度之前所经路程L的推导
由牛顿运动定律及粘滞阻力的表达式，可列出小球在达到平衡速度之前的运动方程：
（1）
经整理后得：
（2）
这是1个一阶线性微分方程，其通解为：
（3）
设小球以零初速放入液体中，代入初始条件（t=0, v=0），定出常数C并整理后得：
（4）
随着时间增大，（4）式中的负指数项迅速趋近于0，由此得平衡速度：
（5）
（5）式与正文中的（3）式是等价的，平衡速度与粘度成反比。设从速度为0到速度达到平衡速度的99.9%这段时间为平衡时间t0，即令：
（6）
由（6）式可计算平衡时间。
若钢球直径为10-3m，代入钢球的密度ρ，蓖麻油的密度ρ0及40 ºC时蓖麻油的粘度η = 0.231 Pa·s，可得此时的平衡速度约为v0 = 0.016 m/s，平衡时间约为t0 = 0.013 s。
平衡距离L小于平衡速度与平衡时间的乘积，在我们的实验条件下，小于1mm，基本可认为小球进入液体后就达到了平衡速度。

飞机在空中飞行，树在微风中摇曳；一切与空气发生相对运动的物体都会受到与之接触的空气层的摩擦力，在摩擦过程中，这一气层会随着运动物体一起作适当运动；而与这一气层接触的下一气层，由于分子力的作用，对上一气层产生的粘滞力，会往相反方向阻碍这种运动；一层一层的影响下去便形成流体中的层流。有时树欲静而风不止，有时狂风大作力拔大树，空气的粘滞力也是时大时小；航天飞机着陆进入大气层时，空气的摩擦粘滞阻力可以产生千多度的高温，可见其作功的威力。表征流体粘滞力这些特征的系数叫粘滞系数。在一些力学实验中，由于空气粘滞力的影响会带来一些误差，所以研究空气粘滞系数的测定具有一定的实际意义。
本课题要研究空气粘滞系数及其测定方法，通过研究还要涉及到功能原理的应用，要求利用气垫导轨来设计几种方法完成测量，并进行误差的分析提出自己的见解。
提供仪器及材料
仪器：气垫导轨；光电计时器；滑块；物理天平；读数显微镜
材料：米尺、卡尺、量角器
1、什么叫粘滞系数？液体的粘滞系数测定方法有哪几种，能否适合空气粘滞系数的测定？
2、怎样定性的研究气轨导轨上滑块受到空气粘滞力的作用？
3、从功能原理上分析，气垫导轨上滑块的运动速度衰减满足什么关系？
4、利用水平导轨来研究空气粘滞力可以根据什么原理式，这种方法有什么局限性？
5、利用倾斜导轨来研究空气粘滞系数可得什么实验原理式，这种方法有什么困难？
6、有无更好的方法测空气的粘滞系数，其实验原理怎么表达？
7、滑块与导轨之间的空气层厚度可以怎么测？
五、课题内容及指标
1、将气轨调平，设计实验方法定性的研究空气阻尼情况，并测出若干组数据分析能量的损耗。
2、从动能损耗的角度，设计实验装置研究气垫导轨上空气粘滞系数的测量方法，并测出数据。
3、从势能耗损的角度，利用气垫导轨，设计实验装置，研究空气粘滞系数的测量方法，并测出数据。
4、以倾斜导轨上滑块势能与动能之差等于空气粘滞力作功的原理，设计实验装置测量空气粘滞系数，并进行分析。
5、改进装置，克服以上存在的问题，再设计一种较好的方法，测出空气的粘滞系数，并计算结果。
6、对以上各测量方法进行比对，分析其实验结果。
六、结题报告及论文
1、报告课题意义及研究目的
2、介绍基本研究方案及原理，研究滑块在导轨上的运动情况
3、介绍所设计的仪器装置及其操作步骤
4、对滑块在气轨上的运动，利用功能原理进行分析讨论
5、介绍所用的各种测量新方法，分析比较给出研究的正确结论。
6、报告通过本研究所得收获并提出自己的意见。

『捌』 21度水的密度，粘度是多少。。。

21℃下水的密度为0.997×10³kg/m³，水的粘度为1.002mPa·s。

计算公式：τ=ηdv/dx=ηD（牛顿公式），其中η与材料性质有关，我们称为“粘度”。

1、牛顿流体：符合牛顿公式的流体，，粘度只与温度有关，与切变速率无关，τ与D为正比关系。

2、非牛顿流体：不符合牛顿公式τ/D=f（D），以ηa表示一定（τ/D）下的粘度，称表观粘度。

水的密度在3.98℃时最大，为1×10³kg/m³，水在0℃时，密度为0.99987×10³kg/m³，冰在0℃时，密度为0.9167×10³kg/m³。

水密度随温度变化，温度高于3.982℃时，水的密度随温度升高而减小，在0～3.984℃时，水热缩冷涨，密度随温度的升高而增加。

(8)纯水的切变黏滞吸收系数扩展阅读

粘度的测定有许多方法，如转桶法、落球法、阻尼振动法、杯式粘度计法、毛细管法等等。对于粘度较小的流体，如水、乙醇、四氯化碳等，常用毛细管粘度计测量。

而对粘度较大流体，如蓖麻油、变压器油、机油、甘油等透明（或半透明）液体，常用落球法测定；对于粘度为0.1～100Pa·s范围的液体，也可用转筒法进行测定。实验室测定粘度的原理一般大都是由斯托克斯公式和泊肃叶公式导出有关粘滞系数的表达式，求得粘滞系数。

粘度的大小取决于液体的性质与温度，温度升高，粘度将迅速减小。因此，要测定粘度，必须准确地控制温度的变化才有意义。

粘度参数的测定，对于预测产品生产过程的工艺控制、输送性以及产品在使用时的操作性，具有重要的指导价值，在印刷、医药、石油、汽车等诸多行业有着重要的意义。

『玖』 黏弹性介质中弹性波的传播和大地滤波作用

黏弹性介质也称为非完全弹性介质，指弹性体受力后不能立即达到稳定形变状态，而是逐渐地产生形变，外力取消后，也不能立即恢复原状，而是逐渐复原的介质，这种介质也称为黏滞性介质。其原因是弹性波在黏滞介质中传播时，由于岩石颗粒之间的内摩擦力，质点振动能量要转化成热能而消耗掉。这种能量转化要使弹性波的波形和振幅均发生变化，即要损失弹性波中的高频成分，振幅要按指数规律衰减。我们称这种现象为地层对弹性波的吸收作用，并称黏滞介质中的内摩擦力为黏滞力。通常用黏滞系数η表示黏滞介质的非弹性程度。

波在黏滞介质中传播，要受到黏滞力的影响。在不同的固体中，黏滞力的影响所遵循的规律是不同的，其中沃伊特(Voigt)的假设与实验的结果最为接近，该假设认为：对某些固体来说，应力和应变的关系应包括两部分：一部分是满足虎克定律的弹性应变，另一部分是与应变的时间变化率有关的黏滞应变。在此假设基础上可得黏滞介质中弹性波传播方程

地震勘探原理、方法及解释

该式称为黏弹性方程。同样对黏弹性方程进行纵、横波分离，可得黏滞P波方程和黏滞S波方程为：

地震勘探原理、方法及解释

可见，黏滞介质中的波动方程比完全弹性介质中的方程多了η以及与时间变化率有关的项。为了分析这些附加项的作用，以沿x方向传播的平面纵波为例，研究在黏滞介质中波的传播特点。

设平面简谐P波的位移位为φ(x，t)，则

φ(x，t)=φ₀e^i(ωt-Kx) (1.5-3)

并有

地震勘探原理、方法及解释

式中：

，θ为体变系数。将θ代入黏滞P波方程，可解得K值为：

K=k-iα (1.5-5)

式中

地震勘探原理、方法及解释

地震勘探原理、方法及解释

将K值代入φ(x，t)中，得

地震勘探原理、方法及解释

其中：

地震勘探原理、方法及解释

式(1.5-8)及式(1.5-9)描述了黏滞介质中平面P波位移位函数的表达式和速度V的表达式。分析以上两式的物理含义为：

1)振幅A(x)=φ₀e^-αx说明位函数振幅随传播距离x指数衰减。α称为吸收系数，或令β=αV，A(x)=φ₀e^-βt，β称为衰减系数。α或β越大，波的振幅衰减越快。

2)由于α=α(ρ，ω，λ，μ，η′)，V=V(ρ，ω，λ，μ，η′)，当ρ、η、λ、μ不变时，ω对α及V的影响分两种情况讨论：第一，当ω较小(低频波)，可有η′ω＜＜λ+2μ，

，则有

地震勘探原理、方法及解释

说明α与ω²成正比。速度V与频率无关，无频散；第二，当ω较大时(高频波)，有η′ω＞＞λ+2μ，

，则有

地震勘探原理、方法及解释

说明α与

成正比，速度V与ω有关，有频散。

在地震勘探中，地震波的频谱属低频范围，所以，地震波在黏滞介质中仍以速度V_P传播，但吸收系数α与ω²成正比，说明在黏弹性介质中，地震波的高频简谐波分量衰减比低频简谐波分量衰减快。因此，弹性波随着传播距离的增大，高频成分很快地被吸收，而只保留较低的频率成分。这样弹性波在实际介质传播时，实际介质就相当于一个滤波器，滤掉了较高频率成分而保留了低频分量，这种滤波作用称为大地滤波作用。由于大地滤波作用，使得脉冲地震波频谱变窄，地震波延续度增长，降低了地震勘探的分辨率。大地滤波如图1-20所示。

图1-20 大地滤波示意图

另外，地震波的吸收还可以用品质因素来描述。品质因素Q被定义为：在一个周期内(或一个波长距离内)，振动所损耗的能量ΔE与总能量E之比的倒数，即

地震勘探原理、方法及解释

Q值是一个无量纲的量，它表明介质Q值越大，能量损耗越小。品质因素Q与地层吸收系数α之间的关系为：

地震勘探原理、方法及解释

『拾』 质量流量计里什么叫作零点零点漂移零点偏移具体考试用

仪表输入值在量程范围起始点（没有流量，流量为零）时的输出值（指示值）叫做版仪表（流量计）零点；
构成权仪表的元件在温度等内外因素导致的，输入不变时发生的输出变化的现象称漂移，输入在零点不变时发生的输出变化的现象称零点漂移；
输入在零点不变时发生的指示（输出）不在输出范围起始点的现象是零点偏移。