學習目標：

• 液體的粘滯性 Visocity

• 如何使用 Thomas-Stormer viscometer

• 溫度對粘滯係數的影響

• Rheology

實驗目的：

測量液體之黏滯係數及其隨溫度之變化

原理：

A.     液體之黏滯性：

 液體的黏滯性可視為某層液體與相鄰兩層間的內摩擦。如圖一的兩平板，上層受到應力往右移動，下層平板為靜止。二者中之液體，因黏滯性的影響，所以接觸受力面平板之液體其速度最大，離此受力面越遠則速度越小。如圖一，液體之相對速度由下向上遞增。

黏滯係數 h 定義為切應力和速度梯度間之比值，。其中F為施力大小、A為截面積大小。

SI制下 h 的單位為N-s/m²，CGS制為泊(poise)，1 poise=1 dyne-s/cm2。常用單位為百分之一泊稱centi-poise，簡稱CP。速度梯度  與切應力F成正比的液體稱為牛頓液體，如水、汽油、甘油等；速度梯度與切應力成非線性關係者為非牛頓液體。

B.     黏滯係數之測定：

本實驗是利用Stormer黏度計來測定液體之黏滯係數，其裝置如圖二所示。待測液體必須充滿圓筒B與圓柱體A之間的空間。圓柱體A連接至上方半徑為R之轉輪。轉輪上纏繞細繩，並由質量為m的砝碼帶動轉輪與圓柱體A進行轉動。

將上述條件帶入之定義式，最後可得到黏滯係數  。

實驗項目：

A.    測量液體之黏滯係數

1.     用碼錶測量砝碼由高度S落到地面所需時間 t。此測量需重複數次，其結果會較為客觀。

2.     改變砝碼質量 m 至少 5 次。

B. 測量黏滯係數與溫度之關係

1.     接上加熱電源，並請務必使用溫度計監控溫度。
油溫到達 80°C 時，將電源插頭拔掉，停止加熱。
以溫度計攪動液體(油)，可以使桶內液體溫度分布比較均勻。

2.     測量 10克 砝碼下落之時間 t。
測量t之前先紀錄溫度 T₁。測量時，需移去溫度計。
測量t之後，立刻記錄溫度計讀數 T₂。取 T₁、 T₂ 之平均值 T_av 為量測時的溫度。

3.     每當溫度下降 10°C 時，重複步驟2，直到液體溫度降到室溫。

參考資料：

• 教學影片 YouTube
• Concepts and History history