液體表面張力系數(shù)測定物理實驗

1、液體表面張力系數(shù)的測定實驗報告【實驗目的】1 .學會用拉脫法測定液體的表面張力系數(shù)。2 .了解焦利氏秤的構(gòu)造和使用方法。3 .通過實驗加深對液體表面現(xiàn)象的認識?！緦嶒瀮x器】焦利氏秤1把，U形金屬環(huán)1條，整碼1盒，銀子1把，玻璃皿1個，溫度 計1支，酒精燈1個，蒸儲水100ml,游標尺1把。【實驗原理】由于液體分子與分子間的相互作用，使液體表面 層形成一張緊的膜，其上作用著張力，叫做表面張力。 設想在液面上作長為L的線段，線段兩側(cè)便有張力f 相互作用，其方向與L垂直，大小與線段長度L成正 比，如圖3-1所示。即有f L式中 為表面張力系數(shù)，其單位為 N/m。表面張力系數(shù)是研究液體表面性質(zhì)所要用到

2、的物理量,圖3-1不同種類的液體，值不同；同一種液體的 值隨溫度上升而減小；液體不純凈,值也會改變。因此,在測定值時必須注明在什么溫度下進行，液體必須保持純凈。精選測量表面張力系數(shù)的方法很多，本實驗用拉脫法測定。將環(huán)形金屬環(huán)浸入液體中，然后慢慢拉起，這時在金屬環(huán)內(nèi)帶起了一層薄膜，如圖 3-2所示,要想使金屬環(huán)由液面拉脫，必須用一定的力 F。圖3-2F mg(d1 d2)本實驗用焦利氏秤測出F, 入式(3-2 )計算出值F mg f 1 f2 (注意有兩個表面)(3-2)U然后代二、儀器構(gòu)造焦利氏秤實際上就是一個比較精確 的彈簧秤，焦利氏秤的構(gòu)造如圖所示， 用焦利氏秤測力是根據(jù)胡克定律F k x

3、一彈簧：2配重園柱體戶一小指針；如果已知*值；再測定彈簧在外力作用7 詰 J 1f 才麻 19 的 i I - K ifl ft 率- 大小。式中，k為彈簧的勁度系數(shù)，等于彈簧 伸長單位長度的拉力，x為彈簧伸長量， 下的伸長量x,就可以算出作用力F的【實驗步驟】一、k值的測定1 .按圖3-3掛好彈簧，小指針和整碼盤，再調(diào)節(jié)底板三角底座上的螺絲，使小指針處于鏡子中，能上下自由振動且不與鏡子相碰；2 .調(diào)節(jié)旋鈕D,使鏡子上的標線處于“三線重合”位置（鏡子刻線、小指針 和小指針的像重合），讀出標尺上的讀數(shù)xo。如彈簧振動不停，可將銀子靠在彈 簧上端，輕輕阻擋彈簧，即可停止振動；3 .在整碼盤上力口

4、1.0g、2.0g、3.0g、4.0g、5.0g、6.0g、7.0g、8.0g、9.0g 的整碼，調(diào)節(jié)小游標，當刻線重新處于“三線重合”位置時，讀出讀數(shù) L1、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6、 L7、 L8、 L9；;4 .再加入1.0g整碼，然后依次取出1.0g 整碼，分別記下 L'1、L'2、L'3、L'4、L'5、L'6、L'7、L'8、L'9;,取二者平均值,用逐差法求出彈簧的勁 度系數(shù)。即Li L'iLi 21 4L - （Li 5 Li）5 i 0k 5mg二、F mg的測定1 .先用洗滌液，再

5、用蒸儲水洗凈玻璃皿，把裝有蒸儲水的玻璃皿放在平臺上。 用銀子夾住金屬環(huán)在灑精燈上燒干，再掛在掛鉤上；2 .調(diào)節(jié)旋鈕，使鏡子刻線處于“三線重合”位置，讀出標尺上的讀數(shù)8;3 .調(diào)節(jié)旋鈕，讓金屬環(huán)的水平部分和液面接觸（水平部分如果和液面不行，可用銀子調(diào)整金屬環(huán)幾次）；4 .觀察鏡子刻線是否在“三線重合”位置，如果不在，繼續(xù)調(diào)節(jié)旋鈕，直至 標線處于“三線重合”位置；5 .在鏡子刻線始終處于“三線重合”的情況下拉脫液膜，讀出讀數(shù)Si0這個過程的動作應緩慢，旋轉(zhuǎn)旋鈕使平面臺微降，液膜被拉起，這時彈簧伸長，再不 斷旋轉(zhuǎn)旋鈕控制平臺，直至液膜恰好破滅；6 .重復步驟2、3、4、5共5次，將數(shù)據(jù)記入表3-2中

6、；7 .用游標尺測出金屬環(huán)的內(nèi)外直徑 di 33.04mm、d2 34.94mm；F mg k Sk-S(di d2)【數(shù)據(jù)記錄與處理1 .利用上式計算出k、。2 .根據(jù)溫度T,在-T表上查出該溫度下水的表面張力系數(shù)0,與所測量的作比較，算出百分誤差。表3-1 k值的測定祛碼質(zhì)量/g增重讀數(shù)Li/mm減重讀數(shù)L'i /mm平均值Li /mm0.0218.00218.00218.001.0221.08221.12221.102.0223.64223.66223.653.0226.50226.52226.514.0229.36229.40229.385.0232.46232.48232.4

7、76.0235.38235.42235.407.0238.34238.38238.368.0241.44241.48242.469.0244.36244.40244.38L 14.886 mm,-4(LLi)2t0 95A l - i 0*t0.95 0.37138*1.204 0.4471mm:5 150.02mml A A2 l B20.4472 mmL L l 14.886 0.4472mmk 3.29 N/m(g=9.8)表3-2 F 的測定T=_16.c,0 0.0733N / m次數(shù)初始位置S0/mm水膜破裂時讀數(shù)x/mm彈簧的伸長 S /mm1202.34206.824.4822

8、02.40207.304.503200.04204.524.484201.84206.364.525201.46206.024.565二 1SSi 4.508mm5 i 1(SS)2i 1t0.95As -1*0.033466*1.204 0.0403mm.5 15B 0.02mmS , A2 S B20.04472mmS S S 4.508 0.04472mm- 3.29* 4.508 /(3.14* 67.98) 0.06948 N / m相對不確定度(一)2 (|)2 J0.000982 0.0313mm不確定度0.06948* 0.0313 0.00217N /m張力系數(shù)-0.06948 0.00217N /m百分誤差=100%=_5.2%0【附表及實驗數(shù)據(jù)】表3-3水對空氣的0 T表T/ C0/n m 1T/ C0/N m 120.0750220.072240.0766240.071960.0766260.071780.0764280.0714100.0761300.0711120.0757320.0709140.0754340.0705160.0733360.070218