大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)表面張力系數(shù)測(cè)定

1、液體表面張力系數(shù)的測(cè)定液體表面張力系數(shù)的測(cè)定 組長(zhǎng)：姚飛組長(zhǎng)：姚飛 1191338組員：顧佳麗組員：顧佳麗 董佳榮董佳榮 朱僑朱僑n【摘要】 在闡述液體表面張力現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，分析了液體表面張力系數(shù)及其影響因素，最后總結(jié)并比較了常用的測(cè)量液體表面張力系數(shù)的方法。 n【引言】 在液體的表面以下厚度約為分子半徑作用的區(qū)間稱為表面層，表面層分子比液體內(nèi)部分子具有較大的位能，在表面層內(nèi)分子的內(nèi)能稱為液體的表面能。按照能量最小原理，液體分子有盡量擠入液體內(nèi)部的趨勢(shì)，以使液面縮小從而減小系統(tǒng)位能。由于液面的收縮傾向造成的沿著液面切向的收縮張力稱為表面張力。表面張力系數(shù)是表征液體性質(zhì)的一個(gè)參數(shù)，在表面物理、表

2、面化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中具有重要的意義。n1、學(xué)會(huì)用砝碼對(duì)硅壓阻力敏傳感器的定標(biāo)、學(xué)會(huì)用砝碼對(duì)硅壓阻力敏傳感器的定標(biāo)方法；方法；n2、 觀察拉脫法測(cè)液體表面張力的物理過程觀察拉脫法測(cè)液體表面張力的物理過程和物理現(xiàn)象；和物理現(xiàn)象；n3、測(cè)量乙醇和純水的表面張力系數(shù)；、測(cè)量乙醇和純水的表面張力系數(shù)； n1、液體表面張力系數(shù)：、液體表面張力系數(shù)：n2、拉脫法測(cè)量液體表面張力系數(shù)：、拉脫法測(cè)量液體表面張力系數(shù)：n3、力敏傳感器測(cè)量拉力的原理：、力敏傳感器測(cè)量拉力的原理：n4、表面張力的測(cè)量與公式推導(dǎo)：、表面張力的測(cè)量與公式推導(dǎo)：n液體表面張力系數(shù)測(cè)定儀；液體表面張力系數(shù)測(cè)定儀；n力敏傳感器固定支架、升降臺(tái)

3、、底板及水力敏傳感器固定支架、升降臺(tái)、底板及水平調(diào)節(jié)裝置；平調(diào)節(jié)裝置；n砝碼盤及砝碼盤及0. 5g砝碼（砝碼（7只）；只）；n吊環(huán)：外徑吊環(huán)：外徑3.496cm、內(nèi)徑、內(nèi)徑3.310cm、高、高0.850cm的鋁合金吊環(huán)；的鋁合金吊環(huán)；n直徑直徑12.00cm玻璃器皿一套；玻璃器皿一套；1、力敏傳感器的定標(biāo)：、力敏傳感器的定標(biāo)：（1）接通電源，將儀器預(yù)熱；）接通電源，將儀器預(yù)熱；（2）在傳感器橫梁端的小鉤上掛上砝碼盤，調(diào)節(jié)）在傳感器橫梁端的小鉤上掛上砝碼盤，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使數(shù)字電壓表示數(shù)為零（注意：調(diào)零調(diào)零旋鈕，使數(shù)字電壓表示數(shù)為零（注意：調(diào)零后此旋鈕不能再動(dòng)）；后此旋鈕不能再動(dòng)）；（3）在砝

4、碼盤中分別加入等質(zhì)量）在砝碼盤中分別加入等質(zhì)量0.500g的砝碼，的砝碼，并記錄在這些砝碼力并記錄在這些砝碼力F的作用下，數(shù)字電壓表的的作用下，數(shù)字電壓表的讀數(shù)讀數(shù)U；（4）用最小二乘法作直線擬合，求出傳感器靈敏）用最小二乘法作直線擬合，求出傳感器靈敏度度K；2、測(cè)乙醇的表面張力系數(shù)：、測(cè)乙醇的表面張力系數(shù)：（1）將金屬環(huán)吊片掛在傳感器的小鉤上，調(diào)節(jié)升降臺(tái)將液體升至靠近）將金屬環(huán)吊片掛在傳感器的小鉤上，調(diào)節(jié)升降臺(tái)將液體升至靠近金屬環(huán)下沿，觀察金屬環(huán)下沿與待測(cè)液面是否平行。如果不平行，將金屬環(huán)下沿，觀察金屬環(huán)下沿與待測(cè)液面是否平行。如果不平行，將金屬環(huán)取下，調(diào)節(jié)環(huán)片上的細(xì)絲，使之與液面平行（偏差

5、增加金屬環(huán)取下，調(diào)節(jié)環(huán)片上的細(xì)絲，使之與液面平行（偏差增加1度，度，測(cè)量誤差將增加測(cè)量誤差將增加0.5%）；）；（2）調(diào)節(jié)容器下的升降臺(tái)，使環(huán)片下沿全部浸入待測(cè)液體中，然后反）調(diào)節(jié)容器下的升降臺(tái)，使環(huán)片下沿全部浸入待測(cè)液體中，然后反向勻速下降升降臺(tái)，使金屬環(huán)片與液面間形成一個(gè)環(huán)狀液膜。繼續(xù)下向勻速下降升降臺(tái)，使金屬環(huán)片與液面間形成一個(gè)環(huán)狀液膜。繼續(xù)下降液面，觀察電壓表讀數(shù)，測(cè)量出液膜拉斷前瞬間和拉斷后電壓值降液面，觀察電壓表讀數(shù)，測(cè)量出液膜拉斷前瞬間和拉斷后電壓值U1、U2記錄在表格中；記錄在表格中；（3）重復(fù)測(cè)量）重復(fù)測(cè)量U1、U2各各6次；次；（4）將數(shù)據(jù)帶入液體表面張力系數(shù)公式，求出待測(cè)

6、液體在某溫度下的）將數(shù)據(jù)帶入液體表面張力系數(shù)公式，求出待測(cè)液體在某溫度下的表面張力系數(shù)，并對(duì)結(jié)果做出評(píng)價(jià)；表面張力系數(shù)，并對(duì)結(jié)果做出評(píng)價(jià)；3、整理儀器；、整理儀器； 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理1、液體表面張力系數(shù)：2、拉脫法測(cè)量液體表面張力系數(shù)：3、力敏傳感器測(cè)量拉力的原理：4、表面張力的測(cè)量與公式推導(dǎo)：4、表面張力的測(cè)量與公式推導(dǎo)：4、表面張力的測(cè)量與公式推導(dǎo)： 本次試驗(yàn)中我們先是測(cè)定了鹽水的表面張力系數(shù)本次試驗(yàn)中我們先是測(cè)定了鹽水的表面張力系數(shù),我們注意到外因素界對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響：我們注意到外因素界對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響：1.桌面要保證桌面要保證穩(wěn)流動(dòng)影響定穩(wěn)流動(dòng)影響定,焦利稱底座保證水平焦利稱底座保證水平,無(wú)特

7、殊氣體影響無(wú)特殊氣體影響,從而保證彈簧工作的自然性從而保證彈簧工作的自然性;2.形金屬絲框不能做形金屬絲框不能做的很長(zhǎng)的很長(zhǎng)(太長(zhǎng)則難于平衡太長(zhǎng)則難于平衡),使得被拉起的液膜和金屬絲框重量相對(duì)表面張力過大使得被拉起的液膜和金屬絲框重量相對(duì)表面張力過大,測(cè)量彈簧形變量偏小測(cè)量彈簧形變量偏小,誤差誤差難以避免難以避免;金屬絲框?qū)χc(diǎn)分布不對(duì)稱金屬絲框?qū)χc(diǎn)分布不對(duì)稱,在拉液膜時(shí)易呈歪斜狀態(tài)在拉液膜時(shí)易呈歪斜狀態(tài),同樣造成誤差同樣造成誤差;另外另外金屬絲框下拉長(zhǎng)度金屬絲框下拉長(zhǎng)度太小太小,對(duì)拉液膜的過程也有著顯著影響對(duì)拉液膜的過程也有著顯著影響,使得表面張力大小不能與下拉長(zhǎng)度成簡(jiǎn)單正比使得表面張力大

8、小不能與下拉長(zhǎng)度成簡(jiǎn)單正比,形成誤差形成誤差;3.金屬絲金屬絲框拉起時(shí)要保持水平框拉起時(shí)要保持水平,不能傾斜不能傾斜,而且動(dòng)作要慢而且動(dòng)作要慢,要輕柔要輕柔.不要使液膜過早破裂不要使液膜過早破裂.然后我們又使用控制變量法然后我們又使用控制變量法:1.改變液體改變液體,測(cè)量了鹽水的表面張力系張力數(shù)，測(cè)量了鹽水的表面張力系張力數(shù)，2.改變金屬絲類型，用金屬絲圓環(huán)代替改變金屬絲類型，用金屬絲圓環(huán)代替形金屬絲框測(cè)量形金屬絲框測(cè)量鹽水和糖水的表面張力系數(shù)，鹽水和糖水的表面張力系數(shù)，3.我們通過使用肥皂水我們通過使用肥皂水,破壞了純水的表面張力破壞了純水的表面張力,測(cè)量了相應(yīng)的液體表面張力測(cè)量了相應(yīng)的液體

9、表面張力系數(shù)。最后，我們對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了精細(xì)的分析，計(jì)算出表面張力系數(shù)的不確定度和相對(duì)誤差，得出的系數(shù)。最后，我們對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了精細(xì)的分析，計(jì)算出表面張力系數(shù)的不確定度和相對(duì)誤差，得出的結(jié)果基本符合物理規(guī)律。試驗(yàn)中還要注意以下事項(xiàng)結(jié)果基本符合物理規(guī)律。試驗(yàn)中還要注意以下事項(xiàng):1.測(cè)量表面張力時(shí)，動(dòng)作要慢，還要防止儀器受增振測(cè)量表面張力時(shí)，動(dòng)作要慢，還要防止儀器受增振動(dòng)。動(dòng)。2實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意保護(hù)彈簧使其不受折損，不要隨意拉長(zhǎng)或掛重物，要輕拿輕放，切忌用力拉。實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意保護(hù)彈簧使其不受折損，不要隨意拉長(zhǎng)或掛重物，要輕拿輕放，切忌用力拉。3.型型金屬絲框和燒杯中的水必須保持潔凈，不要用手觸摸燒杯內(nèi)側(cè)和金屬絲框和燒杯中的水必須保持潔凈，不要用手觸摸燒杯內(nèi)側(cè)和型金屬絲，也不要用手觸及水面。型金屬絲，也不要用手觸及水面。實(shí)驗(yàn)后的討論以及涉想實(shí)驗(yàn)后的討論以及涉想結(jié)論結(jié)論: (1) 在純凈水中加入某些物質(zhì)（在純凈水中加入某些物質(zhì)（如表二鹽如表二鹽表三糖）可以增大其