實(shí)驗(yàn)5-4液體表面張力系數(shù)的測(cè)定

1、.膈蕿襖袈芀螄螀袇莃薇蚆袇蒅莀羅袆膅薅袁羅芇莈螇羄荿薃蚃羃聿莆蠆羂芁螞羇羈莄蒄袃羈蒆蝕蝿羀膆蒃蚅罿羋蚈薁肈莀蒁袀肇肀蚇螆肆膂葿螂肆莄螅蚈肅蕆薈羆肄膆莀袂肅艿薆螈肂莁荿蚄膁肁薄薀膀膃莇衿膀芅薃裊腿蒈蒞螁膈膇蟻蚇膇芀蒄羅膆莂蠆袁膅蒄蒂螇芄膄蚇蚃袁芆蒀蕿袀莈蚆羈衿膈蕿襖袈芀螄螀袇莃薇蚆袇蒅莀羅袆膅薅袁羅芇莈螇羄荿薃蚃羃聿莆蠆羂芁螞羇羈莄蒄袃羈蒆蝕蝿羀膆蒃蚅罿羋蚈薁肈莀蒁袀肇肀蚇螆肆膂葿螂肆莄螅蚈肅蕆薈羆肄膆莀袂肅艿薆螈肂莁荿蚄膁肁薄薀膀膃莇衿膀芅薃裊腿蒈蒞螁膈膇蟻蚇膇芀蒄羅膆莂蠆袁膅蒄蒂螇芄膄蚇蚃袁芆蒀蕿袀莈蚆羈衿膈蕿襖袈芀螄螀袇莃薇蚆袇蒅莀羅袆膅薅袁羅芇莈螇羄荿薃蚃羃聿莆蠆羂芁螞羇羈莄蒄袃羈蒆蝕蝿

2、羀膆蒃蚅罿羋蚈薁肈莀蒁袀肇肀蚇螆肆膂葿螂肆莄螅蚈肅蕆薈羆肄膆莀袂肅艿薆螈肂莁荿蚄膁肁薄薀膀膃莇衿膀芅薃裊腿蒈蒞螁膈膇蟻蚇膇芀蒄羅膆莂蠆袁膅蒄蒂螇芄膄蚇蚃袁芆蒀蕿袀莈蚆羈衿膈蕿襖袈芀螄螀袇莃薇蚆袇蒅莀羅袆膅薅袁羅芇莈螇羄荿薃蚃羃聿莆蠆羂芁螞羇羈莄蒄袃羈蒆蝕蝿羀膆蒃蚅罿羋蚈薁肈莀蒁袀肇肀蚇螆肆膂葿螂肆莄 實(shí)驗(yàn)5-4 液體表面張力系數(shù)的測(cè)定 液體表面張力系數(shù)是反映液體性質(zhì)的一個(gè)重要物理量。在物理、化學(xué)、工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用，如在工業(yè)上的浮選技術(shù)和液體輸運(yùn)技術(shù)等都要對(duì)表面張力進(jìn)行研究。測(cè)量液體表面張力系數(shù)有多種方法，拉脫法、毛細(xì)管法和液滴測(cè)重法等，本實(shí)驗(yàn)采用拉脫法測(cè)液體表面張力系數(shù)?！緦?shí)

3、驗(yàn)?zāi)康摹?觀察拉脫法測(cè)液體表面張力的物理過程和物理現(xiàn)象。2掌握用拉脫法測(cè)液體表面張力系數(shù)的原理和方法。3學(xué)習(xí)傳感器的定標(biāo)方法，對(duì)硅壓阻力敏傳感器定標(biāo)?！緦?shí)驗(yàn)器材】硅壓阻力敏傳感器、鐵架臺(tái)、鋁合金吊片、吊盤、0.5g片碼、玻璃器皿、待測(cè)液體等?！緦?shí)驗(yàn)原理】液體具有盡量縮小其表面的趨勢(shì)，好像液體表面是一張拉緊了的橡皮膜一樣。把這種沿著表面的、收縮液面的力稱為表面張力。圖5-4-1 表面張力如圖5-4-1所示，如果設(shè)想在液體表面層中有一條分界線MN，把表面分為A、B兩部分。這兩部分表面層中的分子存在相互作用的引力（即表面張力）1和2，這兩個(gè)力大小相等、方向相反、垂直于分界面MN并沿液體表面分別作用在

4、表面層相互接觸部分。表面張力正比于表面分界線的長度 （5-4-1） 式中是比例系數(shù)，它是體現(xiàn)表面張力特征的一個(gè)物理量，稱為液體的表面張力系數(shù)。它在數(shù)值上等于沿液體表面作用在單位長度上的力，單位是牛頓/米。f實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量一個(gè)鋁合金吊片從待測(cè)液體表面拉脫時(shí)需要的力。拉脫前瞬間，可以近似地認(rèn)為圓形吊片脫離液體表面前的瞬間受力為 （5-4-2）式中是傳感器掛鉤受到的拉力，、分別為圓形吊片底面的內(nèi)外直徑，為吊片所受重力。拉脫后傳感器掛鉤受到的拉力為 （5-4-3）硅壓阻力敏傳感器由彈性梁和貼在梁上的傳感器芯片組成，其中芯片由四個(gè)硅擴(kuò)散電阻集成一個(gè)非平衡電橋。當(dāng)外界壓力作用于金屬梁上時(shí)，在壓力作用下，電橋

5、失去平衡，此時(shí)將有電壓信號(hào)輸出，輸出電壓大小與所加外力成正比。即 （5-4-4）式中是硅壓阻力敏傳感器的靈敏度，其值可通過實(shí)驗(yàn)定標(biāo)測(cè)出，是外力的大小，是傳感器輸出電壓的大小。拉脫前后輸出電壓的改變量可表示為 （5-4-5）于是，液體表面張力系數(shù)可表示為 （5-4-6）【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】一、力敏傳感器的定標(biāo)每個(gè)力敏傳感器的靈敏度都有所不同，在實(shí)驗(yàn)前必須定標(biāo)。1將力敏傳感器與液體表面張力系數(shù)測(cè)定儀輸入端連接。打開儀器的電源開關(guān)，將儀器預(yù)熱15分鐘。在傳感器梁頭小鉤上掛上砝碼吊盤（注意：傳感器掛鉤所承受力的范圍是00.098N。掛鉤上不能掛太重的物體，以防損壞儀器），調(diào)節(jié)液體表面張力系數(shù)測(cè)定儀上的補(bǔ)償電壓

6、旋鈕，使數(shù)字電壓表顯示為零值。2在砝碼盤上分別加0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g、3.5g等質(zhì)量的砝碼，紀(jì)錄相應(yīng)數(shù)字電壓標(biāo)的讀數(shù)值，填入表5-4-1中。3用最小二乘法作直線擬合，求出傳感器的靈敏度。二、環(huán)的測(cè)量與清潔1用游標(biāo)卡尺在不同位置分別測(cè)量鋁合金吊片的外徑與內(nèi)徑，各測(cè)3次。2將鋁合金吊片用清水沖洗干凈，用烘干器吹干。三、測(cè)量液體的表面張力系數(shù)1將金屬環(huán)狀吊片輕輕掛在傳感器的小鉤上。把盛有待測(cè)液體的容器放在升降臺(tái)上，調(diào)節(jié)升降臺(tái)，使液體升至接近金屬吊片的下沿，觀察環(huán)狀吊片下沿是否與待測(cè)液面平行。如果不平行，通過調(diào)整連接環(huán)狀吊片的細(xì)絲，使吊片下沿與待測(cè)液體面平行。2調(diào)

7、節(jié)容器下的升降臺(tái)，使其漸漸上升，將環(huán)的下沿部分全部浸沒于待測(cè)液體（如清水）中。然后反向調(diào)節(jié)升降臺(tái)，使液面逐漸下降，觀察吊片進(jìn)入液體中及從液體中拉起時(shí)的物理過程和現(xiàn)象。特別注意吊片即將拉斷液柱前一瞬間數(shù)字電壓表的讀數(shù)字，拉斷后瞬間數(shù)字電壓表的讀數(shù)值，記下這兩個(gè)數(shù)值。3重復(fù)上述過程，測(cè)量數(shù)次，把測(cè)得結(jié)果填入表5-4-3中?！緮?shù)據(jù)處理】1傳感器靈敏度測(cè)定表5-4-1 傳感器的定標(biāo)M/g0.5001.0001.5002.0002.5003.0003.500U/mV經(jīng)最小二乘法擬合得 mV/N，線性相關(guān)系數(shù)為 。2水表面張力系數(shù)測(cè)定表5-4-2 金屬環(huán)的直徑 水溫： 編號(hào)123平均值外徑/cm內(nèi)徑/cm

8、表5-4-3 水表面張力系數(shù)的測(cè)定待測(cè)液體編號(hào)1/mV2/mV/mV/Nm-1/Nm-1水1234 5將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入公式(5-4-6)中，求出液體的表面張力系數(shù)，并與標(biāo)準(zhǔn)值相比較。3測(cè)量酒精的表面張力系數(shù)。表5-4-4 酒精表面張力系數(shù)的測(cè)定待測(cè)液體編號(hào)1/mV2/mV/mV/Nm-1/Nm-1酒精12345將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入公式(5-4-6)中，求出液體的表面張力系數(shù)，并與標(biāo)準(zhǔn)值相比較?！舅伎碱}】1吊片有一定高度，為什么測(cè)量液體表面張力時(shí)吊片浸入液體中不宜太深？圖5-4-2 液體表面張力系數(shù)測(cè)定儀1-調(diào)節(jié)螺釘 2-升降調(diào)節(jié)螺母 3-玻璃器皿 4-金屬吊片5-力敏傳感器 6-固定螺釘 7-數(shù)字電壓

9、表【儀器介紹】如圖5-4-2所示液體表面張力系數(shù)測(cè)定儀包括硅擴(kuò)散電阻非平衡電橋的電源和測(cè)量電橋失去平衡時(shí)輸出電壓大小的數(shù)字儀表，其它部分有：鐵架臺(tái)、微調(diào)升降臺(tái)、裝有力敏傳感器的固定橫桿，玻璃器皿和金屬吊片等。 膈肀蕆衿羀荿蒆蕿螃芅蒆蟻罿膁蒅螄螁肇薄蒃羇羃薃薆螀節(jié)薂蚈羅羋薁袀螈膄薁薀肄肀薀螞袆莈蕿螅肂芄薈袇裊膀蚇薇肀肆芄蠆袃羂芃螁肈莁節(jié)薁袁芇芁蚃膇膃芀螅罿聿艿袈螂莇羋薇羈芃莈蝕螁腿莇螂羆肅莆蒂蝿羈蒞蚄羄莀莄螆袇芆莃衿肅膂莂薈裊肈莂蟻肁羄蒁螃襖節(jié)蒀蒃聿膈葿薅袂膄蒈螇膈肀蕆衿羀荿蒆蕿螃芅蒆蟻罿膁蒅螄螁肇薄蒃羇羃薃薆螀節(jié)薂蚈羅羋薁袀螈膄薁薀肄肀薀螞袆莈蕿螅肂芄薈袇裊膀蚇薇肀肆芄蠆袃羂芃螁肈莁節(jié)薁袁芇芁蚃膇膃芀螅罿聿艿袈螂莇羋薇羈芃莈蝕螁腿莇螂羆肅莆蒂蝿羈蒞蚄羄莀莄螆袇芆莃衿肅膂莂薈裊肈莂蟻肁羄蒁螃襖節(jié)蒀蒃聿膈葿薅袂膄蒈螇膈肀蕆衿羀荿蒆蕿螃芅蒆蟻罿膁蒅螄螁肇薄蒃羇羃薃薆螀節(jié)薂蚈羅羋薁袀螈膄薁薀肄肀薀螞袆莈蕿螅肂芄薈袇裊