实验三　　液体粘滞系数的测定

【实验目的】

1.加深对泊肃叶公式的理解；

2.掌握用间接比较法测定液体粘滞系数的初步技能。

【实验仪器】

1．奥氏粘度计  2.铁架及试管夹     3. 秒表   4.温度计  

5.量筒     6.小烧杯1个   7.洗耳球

【实验材料】

蒸馏水50ml  酒精25ml

 【实验原理】

由泊肃叶公式可知，当液体在一段水平圆形管道中作稳定流动时，秒内流出圆管的液体体积为                   

                                 （1）

式中为管道的的截面半径，为管道的长度，为流动液体的粘滞系数，为管道两端液体的压强差。如果先测出、、、各量，则可求得液体的粘滞系数

                （2）

为了避免测量量过多而产生的误差，奥斯瓦尔德设计出一种粘度计（见图1），采用比较法进行测量。取一种已知粘滞系数的液体和一种待测粘滞系数的液体，设它们的粘滞系数分别为和，令同体积的两种液体在同样条件下，由于重力的作用通过奥氏粘度计的毛细管DB，分别测出他们所需的时间和，两种液体的密度分别为、。则

                         （3）

                     （4）

式中为粘度计两管液面的高度差，它随时间连续变化，由于两种液体流过毛细管有同

样的过程，所以由（3）式和（4）式可得：   

                                 (5)

如测出等量液体流经DB的时间和，根据已知数、、，即可求出待测液体的粘滞系数。

【实验内容与步骤】

(1) 用玻璃烧杯盛清水置于桌上待用，并使其温度与室温相同，洗涤粘度计，竖直地夹在试管架上。

(2) 用移液管经粘度计粗管端注入6毫升水。用洗耳球将水吸入细管刻度C上。

(3) 松开洗耳球，液面下降，同时启动秒表，在液面经过刻度D时停止秒表，记下时间t。

(4) 重复步骤(2)、(3)测量7次，取平均值。

(5) 取6毫升的酒精作同样实验，求出时间的平均值。

【数据记录与处理】

奥氏粘度计测酒精的粘滞系数数据表            室温= 27℃

根据公式(5)求出酒精溶液的粘滞系数。

ρ_水=0.99654×10³kg/m³  ρ_酒=0.78352×10³kg/m³

η_水=0.855×10^-3pa/s     η_标=1.05×10^-3pa/s 

计算得出η_实=1.057×10^-3pa/s

相对误差E=（η_实-η_标）/η_标×100％=0.67％

【实验误差分析】

  1.用洗耳球将液体吸至刻度C处时不能做到恰好到位，导致两液体V不等。

   2.实验过程中对奥氏粘度计的接触使得不与水平面垂直。

   3.酒精的密度与理论值有相差。

【注意事项】

1．奥氏粘度计下端弯曲部分很容易折断，操作过程中只能握大管，不要一手同时握两管。

2．实验过程应保持奥氏粘度计竖直。

3．实验不应将秒表太用力按，以免次数太多导致损坏。

 附表一        水的密度（10³×kg/m³）

附表二      酒精的密度（10³×kg/m³）

附表三   水的粘滞系数（泊）（1泊=0.1泊·秒）

附表四      酒精粘滞系数（泊）

 

第二篇：溶解热的测定实验报告 (南昌大学)

南昌大学物理化学实验

溶解热的测定实验报告

一、 实验目的

1 .了解电热补偿法测定热效应的基本原理及仪器使用。

2.测定硝酸钾在水中的积分溶解热，并用作图法求得其微分稀释热、积分稀释热和微分溶解热。

二、 基本原理

1.物质溶解于溶剂过程的热效应称为溶解热。它有积分（或变浓）溶解热和微分（或定浓）溶解热两种。前者是1mol溶质溶解在n₀mol溶剂中时所产生的热效应，以Q_s表示。后者是1mol溶质溶解在无限量某一定浓度溶液中时所产生的热效应，即。

溶剂加到溶液中使之稀释时所产生的热效应称为稀释热。它也有积分（或变浓）稀释热和微分（或定浓）稀释热两种。前者是把原含1mol溶质和n₀₁mol溶剂的溶液稀释到含溶剂n₀₂mol时所产生的热效应，以Q_d表示，显然。后者是1mol溶剂加到无限量某一定浓度溶液中时所产生的热效应，即。

2.积分溶解热由实验直接测定，其它三种热效应则需通过作图来求：

设纯溶剂、纯溶质的摩尔焓分别为H^*_m，A和H^*_m，B，一定浓度溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为H_m，A和H_m，B，若由n_Amol溶剂和n_Bmol溶质混合形成溶液，则

混合前的总焓为          H = n_AH^*_m，A + n_BH^*_m，B                          (1)

混合后的总焓为          H? = n_AH_m，A + n_BH_m，B                           (2)

此混合（即溶解）过程的焓变为

ΔH = H? – H

= n_A（H_m，A – H^*_m，A）+ n_B（H_m，B – H^*_m，B）

 = n_AΔH_m，A + n_BΔH_m，B                                                 （3）

根据定义，ΔH_m，A即为该浓度溶液的微分稀释热，ΔH_m，B即为该浓度溶液的微分溶解热，积分溶解热则为：

故在Q_s ~ n₀图上，某点切线的斜率即为该浓度溶液的微分稀释热，截距即为该浓度溶液的微分溶解热。如图所示：

3.本实验系统可视为绝热，硝酸钾在水中溶解是吸热过程，故系统温度下降，通过电加热法使系统恢复至起始温度，根据所耗电能求得其溶解热：Q = IVt = I²Rt 。

三、 实验仪器与用品

量热计（包括杜瓦瓶、电加热器、磁力搅拌器）1套，精密稳流电源1台，电子天平1台，硝酸钾（A.R.）约25.5g，蒸馏水216.2g。

四、 操作步骤

1.在电子天平上称质量约为1.5 g 的硝酸钾（应预先研磨并烘干），记下准确数据并编号。

2.在用量筒量取200mL蒸馏水于杜瓦瓶内。

3.将搅拌小磁棒放入杜瓦瓶内，调节搅拌旋钮使小磁棒在杜瓦瓶内均匀搅拌。然后盖上杜瓦瓶的盖子。

4.几分钟后，当数字显示上的温度稳定，按置零按钮将温度置零。接通电源，调节电流旋钮使电流为0.5A，加热杜瓦瓶内的水。

5.当温度上升到0.5K时，开始计时，并加入第一份硝酸钾样品，当温度再次升到0.5K时，记下时间并加入第二份酸钾样品。重复上述操作，直到加完3份样品。

五、 数据记录与处理

m_水=216.2g    n_水=12.0mol   电流I=0.5A   电阻R=12.4Ω

以Q_s对n₀作图得

进行拟合得Y=1337.41*ln(X-36.85)+23323.03

由于微分稀释热为斜率，积分溶解热为Y值，可算得

六、 实验注意事项

1．仪器要先预热，以保证系统的稳定性。在实验过程中要求I、V也即加热功率保持稳定。

2．加样要及时并注意不要碰到杜瓦瓶，加入样品时速度要加以注意，防止样品进入杜瓦瓶过速，致使磁子陷住不能正常搅拌，也要防止样品加得太慢，可用小勺帮助样品从漏斗加入。搅拌速度要适宜，不要太快，以免磁子碰损电加热器、温度探头或杜瓦瓶，但也不能太慢，以免因水的传热性差而导致Q_s值偏低，甚至使Q_s ~ n₀图变形。样品要先研细，以确保其充分溶解，实验结束后，杜瓦瓶中不应有未溶解的硝酸钾固体。

3．电加热丝不可从其玻璃套管中往外拉，以免功率不稳甚至短路。

4．配套软件还不够完善，不能在实验过程中随意点击按钮（如不能点击“最小化”）。

5．先称好蒸馏水和前两份KNO₃样品，后几份KNO₃样品可边做边称。

七、思考题

1．本实验装置是否适用于放热反应的热效应的测定？

答：不适合，因为本实验使用补偿法，硝酸钾在水中溶解吸热，通过电加热法使系统恢复起始的温度，根据所消耗的电能来求其溶解热。所以不能应用于放热反应中。

2．本实验产生温差的主要原因有哪几方面？如何修正？

答：本实验产生温差的原因：（1）电流电压不稳定；（2）加入样品速度太快堵住搅拌棒或加样速度太慢；（3）样品颗粒太大，溶解速度太慢；（4）装置绝热密闭性差，与外界有热交换。

修正：（1）仪器先预热，使实验室电流电压比较稳定；（2）加样速度适中；（3）将颗粒尽量研磨细。