D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1960.06.008 液體金属粘度 物化教研姐程述武周閩治張聖蹦苑贤法胡志高 1,固体金爝的性霞，臂被不同的方法观点进行了旗密的断究。知物理学洛化学家 对固体钻品構造，结品稀造对阿体物里性宜的影响题所究法多，金岛学者对固体在不同 条件下剂論物理机械性能的改变等問题亦匙多，閃此节条件說对固体金橱已轻有比铰高和成 热的理論。 液体金厨的結桥和性霞的肝究远不及固体金烟究的那么广泛和深刻，最然对于液体金 厨也不乏热力学的究成果、但是大家知道热力班究尤法酐究物質結棒問超，而本篇欲从 液体金粘疫来探肘金肠的黏機間蹈。 液体具有流动性是区别固体和液体的重要分肢之一，对 液体表面施加-一定切应力，液体即最生流动。液体流动速度 必正比于于切应力；丽切应力的大小是由液体花面积以及距 表面的E路来决定。 12 P=A批 阅1液耀受n鹿力示意阁 式中”称为液体粘反系数，这个系数的大小可以看作是液体对切应力纸抗的程度。 其就这个系汝米就、它一定受温安的影响，普温度高了液体流动性一定要人一些即？一 定要小一些，这仅是間题的一令方面您是另·方面，对于不同金阔具有不同粘疫系数（同湿度 下或同在熔点湿度下)，这只有从液依金本身内部的黏棒采解密，因此我的能液体金弱粘 度物質秸耩的函数即为正确精流 液体金厨粘度与温度的关系管 由Fawsitt,Sauerwald,Stott进 行了实驗研究，后米以徑Anrade 进行了理論上分浙得出了粘度与温 度的关系式 B 1n7-A'+ T 习=AeRr, A=eA E B=R 让十作多 Ln=A'十RT 9以持子作科
液 艘 金 屏 枯 度 物化教研蛆 程 述 武 周 阂 治 张 整 拐 施 赞法胡 志高 1 , 固体金 局的性鬓 , 曾被不 同的 方法 湘现 点迸 行 了惧密 的娜先 。 如 物理 学者和化学家 对 固体拮品裤造 . 拮 晶裤造对 固体 物理性熨的影响书 戒逗研先甚 多 , 金凰学者 对 固体在不 同 条 件 一 厂刹渝物理 机械性能 的改变 等尚题亦共 多 , l门此有条件魏对 固体金属 已耗 有比校 高和成 热的理渝 。 掖 体金局 的拮磷 和性箕 的研究远 不及 固体金场研先 的那 么 广泛 和深剧 , ` 虽然 对于液 体金 场也 不乏 热力学的研北成果 , 但是大 家知道 热 力毕研究无法研究物贾拮磷明越 , 而 本篇欲从 厂, 液体金助粘度来架衬金肠的粘磷阴题 。 液 体具 有流 动性是 区别 固体和液体 的贡要分岐之 一 , 对 放体 一 表面施加 一 定 切应 力 。 掖 体即最生流动 、 液体流 动 速度 必正比于于切应 力; 而切 应 力的大小 是 由液体 衣而祝以 及 距 表面 的距离来决 定 ` ) 门 气` 芬厂~ ` ` 二二 二 二二; 二 : 』; 二二尹 F _ 、 A 一 呀〔 1签2 一 喊 圈1 液 艘 受 切 瘫 力 示 意 阁 式中 刀 称 为液体 粘反系数 , 翘个系数 的大小 叮 以看作 是液 体 对切应 力抵抗的程度 。 只就 这 个系数来 沈 , `己一定受温度 的影响 , 当 温度高 了液体流动钊: 一定要大一些 即 刀 一 定要小一些 , 这仅 是 阴题 的 “ 个 方面 但 是另一 方面 , 对于不同金局具有不 同粘度系 数 ( fUJ 温度 下或 同在熔点温度下 ) , 达 只 , 有 从液 体金 爵本身内部 的精祷来解 翱 , 因此我们 就液 体金 履粘 / / 了 , / 引卜J 川ō浏: 度物直拮裤的函 数即 为正确拮谕 。 掖体 金局粘度与温度的 关系曹 由 F a w s 1 t t , s a u e r w a l d , s t o t t 进 行 了实城研究 , 后来又诬 人 r K l r 拟比 进行 了理 谕上分析得 出 了 枯度 . 一 与温 度的关系式 B z 。 万 = 吮 A 了 十 士 刀~ A e 卫笙 . / 带 / / 厂 A 一 e 犷 咏 浮 一 ; 了汾 乡 . 吞 斗长于 套下补 仁 , _ 、 _ 、 少 卜 票 、 扒 土 同 2 1 币封 作 目 1T DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1960. 06. 008
一60一 射院學報 式图形都表明17对是的直粮关系。 若尉論到粘度与物資秸裤关系，.目前有下列一些图形供参考： 1.原子序数与粘度： 10 80 一原子序数 圆3祜度（苹位禽0.01Poi8)對原于序数作圈 很容易看出並不是原子序数大粘度大，面是有遇期性規律，图中有第二短週期，第一盛 通期，第二長過期，第三最周期的前牛个迥期。 2.粘度对原子罔隔：· Ga 5原3隔一 园4格度對原子問隔A作圆
一 一6 0 翎 院 擎银 式图 形都 表明 ` 。 , 对十 的 二腺关系 。 若甜硷到粘度与物煮桔稀关系 , 、 目前 有下列 一些叼形 供参考 : 衡 1 . 原子序数与 粘度 : 、 ·。八 口 J 了 产 J 入| | 纵 I 、 l 、 、 \ , 了 少, 决峨争 一 祥碑 抓 ; 儿!11 丫 · ; 1 " / 沙! ! 咋 弘 、 户,4 `护 è决 、 一 入’c. \ 一补 - _ _ 从 _ C才 `口 宕 p 乡p 汤a 介 石口 7口 B口 一 原寺序数 画3 粘 度 ( 革仁扁0 . 01 oP i ” ) 封 原千 序软作 圈 很蓉易看出韭不是原子序数大粘度大 , 而 是有遇期性规律 , 图 中有第二短遇期 , 第一畏 遇期 , ` 第二县遇 期 , 第 三畏周 期的前半个遇 4熟 , 2 . 粘度对原子简隔 : - 、 . 3 犷 亨 弓 4 言 石 乍 卜11 1 ` ! l; . 介.` 分公匕| \ 乍、 。 、 八 、 、 落 \ 奥 一 、 _ ~ ` 一 ~ 宋、 l ` l j,.L、`、、 斌 、 飞切 ` 、 、 、 _ e , ,砚. .贾. ,咬.` t.,` l l es ` - . ó ! ! , … , `车之,… · 一 乡 七刁 今 , 圈 4 么 3 夕 厚令阴汤一 拈度封 原子 简 隔 A 作 圈
第十三期 61- ·图4仍为上几个通期金爵枯度对子原間隔作图，从曲粮又可以看出粘度的規律性，如 金屬永远是粘度最小。 3. 粘度对原子体积： C CA 15a Sn 货八6i Ka 个 R Cy 2 40 ，普子体秋一 60 Cm 圆5粘度對原于體横作圈 对图5与图4形状上的相似不能韶为是偶然巧合而是有規律。 4.粘度与原子牛徑： 以上的各曲線显示出了可以粗路的証 明粘度是与金屬的桔帮性質有密切关系而 且关系是按原子规律的，尽管现在还没有 得到定量的規律性很强的函数关系。 进一步研究粘度，同时要深入研究液 3 CA 体金属其他物理性顶如表面报力，电宁， 比重等等都有可对物質结桥尤其是液态钻 辚制出正确的图案。 近年来Frenke】所创立的液体結桃空 L Na K 高4 洞理論，由Batschinski进一步.与粘度之 0.2040.6 間直接建立了定量公式 0.8 1.0 原3径一 =v-b 式中B是常数，V一b为液体的自由体积， 圆6.粘度對原子半程國 即代表原子所佔体积，其含意与Vander Waal公式中的b完全相同，而且应用空洞理腧进而 探尉了公式 7=Ae. 这个理論虽未臻完善，但是起碼可以看出用粘度去推测金屬結糯的企图紹不是偶然的。·
第十 三期 6 1 一 ” 图 4 仍为上 兀个遇期金履粘度尹子原简隔作图 , 从 曲艘又 可以看出粘度的规律性 , ha 碱 金属永 远是粘度最小。 3 , 粘度对原子体积 : 口 ù 户 冷 叮九 `任 J 夕反 了 毛` . . `,. . 几. `. `.月, ` `,口舀 ` t 交 蕊 } 才钊} i 0 宫。 心o J 口 嘴 勺 、 卜 口 进 l乌 l 、 伸J 、 怜 ` 伪 、加 亡J介 "孙 , 、 户 火 、、 、 \ ; l ! l 、 之 、 、 . | 1 . 川1 1 11 棍注` J `护二金事 笋 . ! 一二 \ 、 二口 本。 石亡 口 多口 吞口 \ \ : 户 操 , 产 子` 称 圈 5 枯 夏升 原 子髓精作 圆 对图 5与图 魂形 状上 的相似不能超为是偶然巧合 而 是有 规律 。 4 . 粘度与原 子华 理: 斗 、 谬扮 以 上的各曲腺显示出 了可以粗略的征 明粘度是与金履的枯裤性鬓有密切关系而 且关系 是按原子规律的 , 尽管现在还浚有 得到定量 的规律性很强的函 数 关系 。 进一步研究粘度 , 同时要深入 研毙液 体 金属共他物理 性盛如 表面强力 , 电 导 , 此 重等等都 有叮 对物置桔裤尤其是被 态 籍 桃制 出正确的 图案 。 近年来F 即砍 le 所刻立的液体 拮裤室 洞理 渝 , 由B at 即h i sn k i 进一 步与 粘度之 简直接建立了 定最公式 B 杆 、 石二万 汇 一 _ _ _ _ _ 一. . , . , , . . . . . 目. , , - . 一 . 卜 ` 叫 州 .叫 ,` . 一 一 认 2 “ ` 及 一一- 6 改吕 切 另 含 才于牛择一 式中B 是常数 , v 一七为液体 的 自由体 积 , 即 代表原 子所估体 积 , 其含意与 V 袅滋叮 探甜了公式 圈 6 . 耘 度戮 原子 半径 做 W怒 l 公式中的b完全相 同 , 而 且应用空洞理谕进而 薄 刃二 A e i 份 这 个理 渝虽未臻完善 , 但是起碳可以 着出用钻度去推测金 娜拮裤的 企图格不是偶然的 。
-62-- 钢院學報 “Ⅱ.液体金爵粘度研究现状說明了这一工作还要火力开展，这些間题得不到屏决不仅妨 碍深入研究汝态金厨性質，同时也必然会反过来妨碍固体金屬的究。 在前面虽已找到了粘度与温度关系公式 7=Ac7 然而对公式各项意义及其本質缺乏研究，这公式义只适用于里元系就，对二元介金系就並不 语用，现在对二元系轨的粘度研究还保留在相图与精度对比曲象，迄合为止还不能从补度对 物質結構进行推測。 Ⅲ.研究粘度的三个实殿方法： 一、毛娜管： 使液体浦整一定毛細管，一Ostwa1d管这是翘典方法，们对有高熔点的液体金屬显然 不适用。 二、总撄法： 由周达蒋湖带剥装澄使坩堝蒋动一下，停正下来，由于坩埚动对液体产生应力，其 反作用力会l止态摆，从摆上悬掛的小究子反射出来摆动的振幅及其姿减。 振幅或减由标尺談出曲線如下： ()烤美) 《y4ae2 (a)熔点 (b)400°C 圆7锡振榴 单 悬摆法仪器的前图如图8： 1.A1208悬摆； 2.堝； 3.悬線； a ·4.反光皖 5. 毋堝； 6。石英管； 7.周达； 8,光源； 9. 标尺。 卧算公式如下： a-1o=CIV7PT+C27T+C30TT 圆8愍据法測液醴金屑粘度
、 一 能 一 ’ 翎 院 祭报 亚 . 掖佑金廖粘度研先现状靓 明 了这乙工 作还要 大力开展 , 这些周题得不到解决不仗妨 碍深入研先液 态金属性鬓 , 同时也必然会反过 来妨碍固体金履的研先 。 在前 面 虽 已 找到 了粘度与温度 关系公式 刃 一 A e 丽 然而 对公 式各项意 义及 其本臂缺乏研先 , 这公式又 只适 用于草元 系就 , 对二 元合金系叙 亚 不 适用 , 现在对二元 系毓 的粘度研究还保留 在相 图与钻度对 此 !!匀旅 : 迄 今 为 止还不 能从粘度对 物矍拮裤进行推测 。 l 一 研究 粘度的 三个实敬方法 : 一 、 毛初管: 使掖 体流 换一 定毛 枷管 , 一o o t wa l d管这 是捉典 方法 , `叹对 一 具有 高熔点的掖 体金屑显然 不适用 。 孟 二 、 悬 摆法 : 由 揭达牌动借 动装置使琳姗 膊动 一下 , 停 止下来 , 由于琳姗牌动 对液 体 产生切应 力 , 其 反作 用力会 阻 l卜态 摆 , 从摆上 悬拼的小规子反 射出 来摆 动的 振幅 反其衰诚 。 振幅襄 诚由标 尺覆出 曲腺如 下 : 泞J . . ! 、 `飞孟古. ! 了, 」产f 卜卜川卜U 弋/ 叮丫、 卜 ` , , 了 , 幸 { 勺 产 砂》 钊 。 乞 a( ) 难点 伪 )如O O C 圆7 踢 扳幅 衅”月, “ 尹ù 少叱 斌念 悬摆法仪 器的 筒图如 图锐 1 . A I 。 O : 悬 摆 ; 2 . 址墒; 3 . 悬腺 ; 勺 4 . 反光夔; 5 . 增姆 ; 6 二 石英管; 7 . 踢达 ; 8 , 光源 ; _ 9 . 标穴 。 针算公式如下: 孟一 只。 “ C , 了 刃 p霭+ C : 刀: + C : 万P , T , 干 ; 凡 } . 军 _ _ _ _ f 、 叮 、 一 ` , } . l 勺 l 口 , . 孑止 卜l 心人ō ` 入 、夕 、叭幼洲 . 价司钵 川妇桂减月 p必t 幼 ! 一一 ` ! l 二 ; 备 ’ ` L 一 二 / 圈 8峨惑提法 浏 液骸 金属粘 度
第十三期 一63一 :盛液体时对数妾减卒； 。:盛液体时对空气时对傲襄减捧； P:液体密度； T:摆动遍功； ·C1,C2,C:仪器常数。 摆法的儿个缺点： 1.馬达是动不可避免； 2.金厨液体安面氧化或凝浆在悬線旁边阻碍摆动； 3.刷进-一定形肆而叉不变的悬摆很不容易，通常用A12O; 4.肝算公式繁杂。 由于作打以上缺点故近年来不再朵用此法我們这火工作亦不用这种方法。 、骑消法： 1.: 2.逃接； 8. 速銅头； 4. 铁嗣凸出物： 5.反光镜： 6.悬象； 7.滑输； ,8.光源； ~9.标尺； 10电磁铁。 用电磁铁方法对铁制凸出物施一 均衡力偶，促使坩瑞轉动，使用光源 标尺髓出振幅按减。 围9韩动州缟法测液雅金屬老度 計算方法： 个=10g20-l0ga1 =10gA1-10gA2 =1og2a-1ngdx· 10 =10g,-10g2m N △一K√mr 計算公式 (A-△)8=kV0 式中个一装金隔时对数我减； △，一搂空气时对激我减率； e-一t°C的密度； P。一熔点密度； K一坩堝常数；
尹 第十 三 期 一 6 3 一 社 盛液休 时对数襄诚 率 ; 之。 : 盛液 体 时对鉴气 时对数 菠诚率 ; p : 般 体密度 ; T : 摆动 姗期 ; lC , C : , 仇: 仪器常数 。 悬摆法 的 JL个缺点: 1 . 巧达 震功不 可避免 ; 2 . 金用掖 体衣 面氧化 或凝聚在 悬摄旁边阻碍摆动; 3 . 制造 一定形馋而 又不变的悬 摆很不容 易 , 通常 用A I : 氏; 4 . 补茸公 式繁杂 。 由 于存汗 以上缺点故 近年来不再 采用此法 , , 我卿趁次工作亦不 用这种 方法 。 、 三 、 斡 功 琳飒法 : 1 _ 封十端 ; 2 , 述接 排; 3 , 连接铜头; 4 戮制 凸出物 ; 6 . 反光溉 ; 6 . 悉 徐; 7 . 滑翰; 8 , 光 源; 9 . 标 尺芬 功 电磁铁 。 护 用 电磁 姚 方法对毅制凸出物施一 均衡力偶 , 优 使琳竭 搏动 , 使 用光源 标尺菠出振幅衰诚 。 针算方 认 , 八 ” l眼众。 一 l馆几i ~ 里。 只又, 一 I吃凡, 乙份 ~ : 全 ` 曰 - 峨 。 l . _ 牡叼 _ 一 艺爪 一 饭 峥 卜 7 牙 体沙尸 。反 谬 州. 纬 喂 、 一 , 圈9 共勤玲病 法浏 液骸 全 鸡拈度 直蚁又。 一 x 。 只通, 、 ’ 1 0 l馆又。 一 ! 娘又茂 N △ , / K 了 哪 丁 针 算公式 (△ 一八 。 )介 一 “ ` 一 示 - 式中 八— 缓金肠时对数襄诚率 ; △ 。 — 装赛气 时对数衰诚率 ; 附 · — ot c 的 密度 ; 。 , — 熔点密度; K — 工比妈 常数 ;