Thả bóng nhớt kếLà một dụng cụ đo độ nhớt cổ điển được thiết kế dựa trên nguyên tắc Hoppler (hoặc Stokes), tính toán độ nhớt của chất lỏng bằng cách đo thời gian một quả bóng kim loại di chuyển theo chiều dọc qua chất lỏng được đo dưới tác động của trọng lực. Nó được đo bằng cách sử dụng nguyên tắc rằng tốc độ của một quả cầu rơi tự do trong chất lỏng có liên quan đến độ nhớt của chất lỏng. Khi quả cầu rơi vào chất lỏng, nó bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn, nổi và lực cản nhớt. Khi quả cầu đạt đến vận tốc rơi ổn định, lực cản nhớt đạt được cân bằng với trọng lực, lực nổi, tại thời điểm này vận tốc rơi của quả cầu tỷ lệ nghịch với độ nhớt của chất lỏng. Độ nhớt của chất lỏng có thể được tính bằng cách đo thời gian cần thiết cho một quả cầu rơi vào một chất lỏng có độ dài đã biết, kết hợp với các thông số vật lý của quả cầu và chất lỏng (ví dụ: mật độ, đường kính, v.v.).

　　Thả bóng nhớt kếQuy trình thao tác và lưu ý:

I. Chuẩn bị

1, Kiểm tra dụng cụ

Xác nhận rằng các bức tường bên trong của ống đo (ống độ nhớt) là sạch sẽ, không có vết trầy xước hoặc vết bẩn và tránh ảnh hưởng đến quỹ đạo rơi của quả cầu.

Kiểm tra các quả cầu thử nghiệm (ví dụ: bóng thép, bóng thủy tinh) có bề mặt nhẵn và không bị hư hỏng, đường kính phù hợp với yêu cầu phạm vi đo.

Xác minh rằng hệ thống chấm công (điện tử hoặc cơ học) hoạt động bình thường và đồng hồ điện tử cần được hiệu chỉnh đến 0.

Nếu thiết bị được trang bị thiết bị điều khiển nhiệt độ (chẳng hạn như bồn tắm nước nhiệt độ không đổi), hãy đặt nhiệt độ mục tiêu trước và ổn định nhiệt độ chất lỏng.

2, Kiểm soát môi trường

Đặt thiết bị trên mặt bàn ngang, không rung, tránh sự can thiệp từ bên ngoài.

Đảm bảo nhiệt độ phòng thí nghiệm ổn định, tránh xa lỗ thông hơi hoặc ánh sáng mặt trời trực tiếp, ngăn ngừa biến động nhiệt độ ảnh hưởng đến phép đo độ nhớt.

3, Chuẩn bị chất lỏng

Chọn chất lỏng trong suốt hoặc mờ theo nhu cầu đo lường, tránh các hạt lơ lửng hoặc nhiễu bong bóng.

Để kiểm soát nhiệt độ, sau khi đổ chất lỏng vào ống đo, ổn định đến nhiệt độ mục tiêu bằng bồn tắm nước hoặc thiết bị sưởi ấm (thường mất 10-15 phút).

Ghi lại nhiệt độ chất lỏng, do độ nhớt nhạy cảm với nhiệt độ, các tính toán tiếp theo cần thay thế hệ số sửa đổi nhiệt độ.

II. Các bước hoạt động

1, Cài đặt hình cầu

Phương pháp I (phát hành bằng tay): Kẹp quả cầu bằng nhíp và đặt nhẹ lên bề mặt chất lỏng trên cùng của ống để đảm bảo rằng quả cầu đã hoàn thành q ngâm và không có vận tốc ban đầu.

Phương pháp II (thiết bị phát hành): Cố định quả cầu trong kẹp phát hành, điều chỉnh đến vị trí trung tâm của ống đo, tránh tiếp xúc với tường ống.

2, Giải phóng quả cầu và thời gian

Đồng hồ bấm giờ bằng tay: Đồng thời bắt đầu đồng hồ bấm giờ khi quả cầu được giải phóng, dừng thời gian khi nó được quan sát rơi xuống một vạch quy mô đặt trước, chẳng hạn như đáy ống đo, ghi lại thời gian rơi t.

Thời gian tự động: Nếu thiết bị được trang bị cảm biến quang điện hoặc thiết bị kích hoạt laser, quả cầu sẽ tự động ghi lại thời gian thông qua vị trí bắt đầu và kết thúc để đọc trực tiếp giá trị hiển thị.

Đo lặp lại: Để giảm sai số, cùng một chất lỏng cần đo lặp lại 3-5 lần, lấy giá trị trung bình làm thời gian rơi cuối cùng.

3, Ghi dữ liệu

Ghi lại thời gian rơi t, nhiệt độ chất lỏng T, đường kính hình cầu d và mật độ ρs, mật độ chất lỏng ρl cho mỗi phép đo (có thể thu được bằng cách đo mật độ hoặc tham khảo dữ liệu).

IV. Làm sạch và bảo trì

1, Làm sạch ống đo

Sau khi đo xong, hãy rửa ống đo bằng dung môi như ethanol hoặc nước khử ion để loại bỏ chất lỏng còn sót lại.

Sử dụng bàn chải lông mềm hoặc tăm bông để làm sạch tường ống và tránh trầy xước bề mặt bên trong.

Lưu trữ sau khi sấy khô để ngăn bụi hoặc hơi nước ảnh hưởng đến việc sử dụng tiếp theo.

2, Bảo trì quả cầu

Rửa bề mặt của quả cầu bằng dung môi để loại bỏ dầu bẩn hoặc dư lượng chất lỏng.

Bảo quản trong thùng chứa khô để tránh va chạm hoặc ăn mòn.

3, Lưu trữ dụng cụ

Đặt ống đo theo chiều dọc trên giá đỡ đặc biệt để tránh biến dạng.

Tắt các thiết bị kiểm soát nhiệt độ (chẳng hạn như bồn tắm nước), ngắt kết nối nguồn điện và che phủ lớp phủ bụi.

V. Chú ý

1, Tránh hiệu ứng tường ống

Đảm bảo rằng quả cầu rơi xa gấp 2,5 lần so với đường kính của quả cầu, nếu không sẽ cần phải sửa đổi công thức Stokes (ví dụ như sửa đổi Faxén).

2, Nhiệt độ phù hợp

Nhiệt độ chất lỏng cần phải đồng đều, tránh chênh lệch nhiệt độ cục bộ dẫn đến mật độ hoặc phân bố độ nhớt không đồng đều.

3, Lựa chọn hình cầu

Mật độ hình cầu cần lớn hơn đáng kể so với mật độ chất lỏng (thường là ρs/ρl>1,1) để đảm bảo chìm thay vì lơ lửng.

4, Kiểm soát nhiễu loạn

Khi độ nhớt của chất lỏng quá thấp, tốc độ rơi của quả cầu quá nhanh có thể gây nhiễu loạn, cần chuyển sang hình cầu nhỏ hơn hoặc điều chỉnh chiều dài ống đo.

5, Hoạt động an toàn

Đeo găng tay bảo hộ và kính bảo hộ khi xử lý chất lỏng nhiệt độ cao hoặc chất lỏng ăn mòn.

Tránh gây thương tích bằng cách đẩy quả cầu ra ống đo và duy trì một khoảng cách an toàn khi phát hành.