大學物理實驗表面張力系數(shù)測定

1、液體表面張力系數(shù)的測定液體表面張力系數(shù)的測定 組長：姚飛組長：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，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)的一個參數(shù)，在表面物理、表

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

3、、底板及水力敏傳感器固定支架、升降臺、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：、力敏傳感器的定標：（1）接通電源，將儀器預熱；）接通電源，將儀器預熱；（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）；后此旋鈕不能再動）；（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、測乙醇的表面張力系數(shù)：、測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)升降臺將液體升至靠近金屬環(huán)下沿，觀察金屬環(huán)下沿與待測液面是否平行。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)片上的細絲，使之與液面平行（偏差增加1度，度，測量誤差將增加測量誤差將增加0.5%）；）；（2）調(diào)節(jié)容器下的升降臺，使環(huán)片下沿全部浸入待測液體中，然后反）調(diào)節(jié)容器下的升降臺，使環(huán)片下沿全部浸入待測液體中，然后反向勻速下降升降臺，使金屬環(huán)片與液面間形成一個環(huán)狀液膜。繼續(xù)下向勻速下降升降臺，使金屬環(huán)片與液面間形成一個環(huán)狀液膜。繼續(xù)下降液面，觀察電壓表讀數(shù)，測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）重復測量）重復測量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

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，求出待測液體在某溫度下的表面張力系數(shù)，并對結(jié)果做出評價；表面張力系數(shù)，并對結(jié)果做出評價；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、拉脫法測量液體表面張力系數(shù)：3、力敏傳感器測量拉力的原理：4、表面張力的測量與公式推導：4、表面張力的測量與公式推導：4、表面張力的測量與公式推導： 本次試驗中我們先是測定了鹽水的表面張力系數(shù)本次試驗中我們先是測定了鹽水的表面張力系數(shù),我們注意到外因素界對實驗的影響：我們注意到外因素界對實驗的影響：1.桌面要保證桌面要保證穩(wěn)流動影響定穩(wěn)流動影響定,焦利稱底座保證水平焦利稱底座保證水平,無特

7、殊氣體影響無特殊氣體影響,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的很長(太長則難于平衡太長則難于平衡),使得被拉起的液膜和金屬絲框重量相對表面張力過大使得被拉起的液膜和金屬絲框重量相對表面張力過大,測量彈簧形變量偏小測量彈簧形變量偏小,誤差誤差難以避免難以避免;金屬絲框?qū)χc分布不對稱金屬絲框?qū)χc分布不對稱,在拉液膜時易呈歪斜狀態(tài)在拉液膜時易呈歪斜狀態(tài),同樣造成誤差同樣造成誤差;另外另外金屬絲框下拉長度金屬絲框下拉長度太小太小,對拉液膜的過程也有著顯著影響對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度成簡單正比使得表面張力大

8、小不能與下拉長度成簡單正比,形成誤差形成誤差;3.金屬絲金屬絲框拉起時要保持水平框拉起時要保持水平,不能傾斜不能傾斜,而且動作要慢而且動作要慢,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,測量了鹽水的表面張力系張力數(shù)，測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)代替形金屬絲框測量形金屬絲框測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,測量了相應的液體表面張力測量了相應的液體

9、表面張力系數(shù)。最后，我們對試驗數(shù)據(jù)進行了精細的分析，計算出表面張力系數(shù)的不確定度和相對誤差，得出的系數(shù)。最后，我們對試驗數(shù)據(jù)進行了精細的分析，計算出表面張力系數(shù)的不確定度和相對誤差，得出的結(jié)果基本符合物理規(guī)律。試驗中還要注意以下事項結(jié)果基本符合物理規(guī)律。試驗中還要注意以下事項:1.測量表面張力時，動作要慢，還要防止儀器受增振測量表面張力時，動作要慢，還要防止儀器受增振動。動。2實驗時要注意保護彈簧使其不受折損，不要隨意拉長或掛重物，要輕拿輕放，切忌用力拉。實驗時要注意保護彈簧使其不受折損，不要隨意拉長或掛重物，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。實驗后的討論以及涉想實驗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