熱滯系數(shù)注意事項(xiàng)

實(shí)際氣溫變化是很復(fù)雜的，不是簡單的周期變化，其中往往包含著各種短周期的脈動(dòng)變化。這種復(fù)雜的溫度變化可先用傅氏級數(shù)表示，再求解。也可將任一次溫度起伏 變化近似地看作正弦變化，再作定性的分析。

由于儀器的熱滯現(xiàn)象，使得高頻率的溫度振動(dòng)不能被反映出來，這就是說測溫儀器具有自動(dòng)平均能力，且測溫元件的熱滯系數(shù)愈大，其自動(dòng)平均能力也愈強(qiáng)。2100433B

熱滯系數(shù)值大小與測溫元件的質(zhì)量M，元件的比熱容C，熱交換系數(shù)h，元件的有效表面積S有關(guān)。熱滯系數(shù)λ=MC/hS，元件的熱容MC越小，有效面積S越大，熱交換系數(shù)h越大，則熱滯系數(shù)λ越小，相應(yīng)地，元件的響應(yīng)越快。

元件在dτ時(shí)間內(nèi)與四周介質(zhì)交換的熱量為：

式中，T與θ分別為元件和環(huán)境溫度，S為測溫元件的有效散熱面積，h為熱交換系數(shù)。

元件得到(或失去）熱量dQ后，增溫（或降溫）dT，則：

C_p為比熱，M為元件的質(zhì)量，合并上述兩式，可得：

令

則：

式中，σ稱為熱滯系數(shù)，單位為秒。元件的熱容量越大，散熱面積越小，熱滯系數(shù)則越大。熱交換系數(shù)的大小取決于環(huán)境介質(zhì)的性質(zhì)以及它的通風(fēng)量。

溫度表在與被測介質(zhì)接觸后，如果兩者溫度不同，就要產(chǎn)生熱量交換，以逐漸趨于熱平衡狀態(tài)。但是進(jìn)行熱量交換，建立熱平衡需要一定的時(shí)間，這就是說，溫度表不是瞬間即可取得被測介質(zhì)的溫度，它需要有一段感應(yīng)時(shí)間，因此，溫度表反映出介質(zhì)的溫度變化，總是落后于介質(zhì)溫度的實(shí)際變化，溫度表的這種性質(zhì)稱為熱慣性或熱滯現(xiàn)象，由此引起的誤差稱為熱慣性誤差或熱滯誤差。熱滯系數(shù)是反映溫度表感應(yīng)介質(zhì)溫度的速度的參數(shù)。

葡萄糖漿的粘滯系數(shù)h=6.6x10¹¹泊，較大，水的粘滯系數(shù)h=8.01x10^-4泊，較小。實(shí)際上所有流體都有不同程度的粘滯性。而且對于大多數(shù)液體，h隨溫度上升而下降。什么流體的粘滯系數(shù)最??？1957年12月1日，美國加利福利亞技術(shù)學(xué)院宣布：在液氦Ⅱ里，粘性系數(shù)小的測量不到。它是沒有粘滯系數(shù)的理想流體。

落球法實(shí)驗(yàn)要求小球沿著容器的中心軸線下落，傳統(tǒng)的粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)者憑經(jīng)驗(yàn)釋放實(shí)現(xiàn)，很難保證小球恰好沿容器的中心軸線下落；落球法實(shí)驗(yàn)要求測出小球勻速通過某段距離的時(shí)間，而傳統(tǒng)的粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)僅僅通過實(shí)驗(yàn)者的秒表計(jì)時(shí)來實(shí)現(xiàn)，由于人工秒表計(jì)時(shí)存在著視差和反應(yīng)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)時(shí)很難精確的測出小球下落的時(shí)間。針對以上問題，對傳統(tǒng)的粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)：用光電門和數(shù)字毫秒計(jì)代替人工秒表計(jì)時(shí)，并在容器的頂部加裝有機(jī)玻璃蓋，蓋子的上方安置帶磁鐵的拉桿，通過磁力實(shí)現(xiàn)小球沿容器的中心軸線下落，從而提高實(shí)驗(yàn)測量的精度。

針對落球法粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)中存在的諸多弊端，如小球釋放憑經(jīng)驗(yàn)、人工秒表計(jì)時(shí)誤差較大等，對傳統(tǒng)的粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，用光電門和數(shù)字毫秒計(jì)代替人工秒表計(jì)時(shí)，有效降低了人工秒表計(jì)時(shí)帶來的視差和反應(yīng)誤差;在容器頂部加裝中心帶磁鐵拉桿的蓋子，通過磁力控制保證小球沿容器的中心軸線下落，降低了小球下落時(shí)間的測量誤差。測試結(jié)果表明，使用改造后的實(shí)驗(yàn)儀能夠有效提高實(shí)驗(yàn)的測量精度，降低實(shí)驗(yàn)誤差，提高了儀器設(shè)備的使用率，降低了實(shí)驗(yàn)成本 。

液體粘滯系數(shù)是表征液體反抗形變能力的重要參數(shù)，在生產(chǎn)、生活、工程技術(shù)及醫(yī)學(xué)方面有著重要的應(yīng)用。粘滯系數(shù)的測量方法很多，有落球法、毛細(xì)管法、轉(zhuǎn)筒法等，其中落球法是最基本的一種方法，用落球法測定液體的粘滯系數(shù)只適用于測量粘滯系數(shù)較大的透明或半透明液體，如蓖麻油、甘油等，但由于該方法物理現(xiàn)象明顯、原理直觀、實(shí)驗(yàn)操作和訓(xùn)練內(nèi)容較多，仍被廣泛地應(yīng)用于理工科大學(xué)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)和物理相關(guān)專業(yè)的低年級基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn) 。