液體表面張力系數(shù)的測定實驗報告(20210315234657)

1、液體表面張力系數(shù)的測定一實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)用界面張力儀測微小力的原理和方法。2深入了解液體表面張力的概念，并測定液體的表面張力系數(shù)二實驗原理1液體表面張力由于液體分子之間存在作用力，使每個位于表面層內(nèi)的分子都受到一個指向液體內(nèi)部的力，這就使每個分子都有從液體表面進入液體內(nèi)部的傾向，所以液體表面積有收縮的趨勢，在沒有外力的情況下， 液滴總是呈球形，致使其表面積縮到最小， 這種使液體表面收縮的力 叫做液體的表面張力。2液體表面張力系數(shù)的測量原理圖1如圖1,將一表面潔凈的矩形金屬薄片浸入水中，使其底邊保持水平，然后將其輕輕提起，則其附近液面呈現(xiàn)如圖示的形狀，則0時，f方向趨向垂直向下。在金屬片脫離液體前

2、，受力平衡條件為F f mg （ 1）而f 2 （l d）（ 2）則F mg2（l d）若用金屬環(huán)替代金屬片，則（3）式變?yōu)椋?）F mg(H d2)(4)式中di, d2為圓環(huán)的內(nèi)外直徑。若用補償法消除 mg的影響，即則（4）式可寫為F mg(di d2)(5)即為液體表面張力系數(shù)。三實驗儀器液體界面張力儀、標(biāo)準(zhǔn)砝碼、環(huán)形測件、玻璃杯、鑷子、純凈水、小紙片四實驗內(nèi)容及步驟1儀器調(diào)整。調(diào)整儀器水平，刻度盤歸零。2調(diào)零。將小紙片放在金屬環(huán)上，調(diào)整調(diào)零旋扭，通過放大鏡觀察，指針、指針的像及紅線 三線重合。3繪制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)曲線分別在小紙片上放 100mg、300 mg、500 mg、700 mg、10

3、00 mg的砝碼，記下對應(yīng)的刻度盤的示數(shù)。以所加砝碼的質(zhì)量作為橫坐標(biāo)， 刻度盤的示數(shù)作為縱坐標(biāo)，繪制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 曲線。4測量純凈水的表面張力系數(shù)調(diào)零。用玻璃杯盛大約 2/3的水，放在樣品座上，調(diào)節(jié)樣品座的高度，使金屬環(huán)剛好浸過水面。左手調(diào)節(jié)樣品座下面的螺絲，使樣品座緩慢的下降，右手調(diào)節(jié)蝸輪旋扭。 兩手調(diào)節(jié)的同時，眼睛觀察三線始終重合，直到環(huán)把水膜拉破為止。記下刻度盤示數(shù)M 為了消除隨機誤差，共測五次。6將M 在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得水作用在金屬環(huán)上的表面張力f mg，按式（5）計算出水的表面張力系數(shù)。五數(shù)據(jù)記錄及處理1金屬環(huán)的直徑外徑：di (19.6700.001)mm 內(nèi)徑：di (18.470

4、0.001)mm2繪制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)曲線9080706050m/n F數(shù)示盤度刻4030數(shù)據(jù)見下表加砝碼質(zhì)量/mg1003005007001000刻度盤讀數(shù)/mn8.626.342.658.585.020-.X10 -02004006008001000砝碼質(zhì)量m/mg質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)曲線由圖可以看出，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)曲線為一直線，因此M與m成線性關(guān)系，可在直線上取兩個點（400，339）,（ 900，761）或由最小二乘法擬合該曲線方程為M 0.084m 0.4（ 6）根據(jù)上表：MA類不確定度分量SM76.176.375.8 76.05(M； M；)20.2n(n 1)75.84 mnB類不確定度分量u0.033測

5、量M 數(shù)據(jù)見下表測量次數(shù)12345平均M /mn.m-175.076.176.375.876.075.84合成不確定度M.S2 u20.2所以 M (75.8 0.2)mn ( 7)將(7)代入(6)可得m 893.4mgM 2 2m的傳播不確定度為m () i 5.0mg Xim (893 5) mg4計算水的表面張力系數(shù)將di, d2, m代入表面張力系數(shù)公式f3173.03 10 N m(di d2)在溫度為19.4 C時，實驗測得的水的表面張力系數(shù)為0.41 10 3N m(73.00.4) 10 3N m 1同溫度下水的標(biāo)準(zhǔn)張力系數(shù)為標(biāo) 72.89 10 3N m 1相對誤差為B 100%0.19%標(biāo)六實驗結(jié)果及討論在實驗誤差允通過實驗，比較精確的測量了純凈水與空氣接觸的時候的表面張力系數(shù), 許的范圍內(nèi)，得到了比較準(zhǔn)確的結(jié)果。誤差可能出現(xiàn)的原因有以下幾種可能： 1測量金屬環(huán)本身不是太平，在拉破水膜的時候有誤差存在。2讀數(shù)時候的視覺誤差，即人為的誤差，盡可能的避免。3操作時候的誤差，也應(yīng)盡量避免。4環(huán)境造成的誤差，人在走動時