1.2表面張力的測(cè)定ppt課件

1、最大氣泡壓力法、滴重法、毛細(xì)管升高法胡剛 田雄 王文熙 摘要：利用已知蒸餾水的表面張力，通過(guò)最大氣泡壓力法、滴重法、毛細(xì)管升高法測(cè)定十二烷基硫酸鈉的表面張力。實(shí)驗(yàn)原理1.最大氣泡壓力法測(cè)定表面張力裝置如下圖所示）： 其中，B是管端為毛細(xì)管的玻璃管，與液面相切。毛細(xì)管中大氣壓為P0。試管A中氣壓為P，當(dāng)打開(kāi)活塞E時(shí)，C中的水流出，體系壓力P逐漸減小，逐漸把毛細(xì)管液面壓至管口，形成氣泡。當(dāng)氣泡在毛細(xì)管口逐漸長(zhǎng)大時(shí)，其曲率半徑逐漸變小，氣泡達(dá)最大時(shí)便會(huì)破裂。此時(shí)氣泡的曲率半徑最小，即等于毛細(xì)管半徑r，氣泡承受的壓力差也最大P=P0-P=2/r 此壓力差可由壓力計(jì)D讀出，故 =rP/2 若用同一支毛細(xì)

2、管測(cè)兩種不同液體，其表面張力分別為1、2，壓力計(jì)測(cè)得壓力差分別為P1、P2則： 1/2=P1/P2 若其中一種液體的已知，例如水，則另一種液體的表面張力可由上式求得。 2毛細(xì)管身升高法裝置如下圖所示）： 當(dāng)一根潔凈的，無(wú)油脂的毛細(xì)管浸進(jìn)液體，液體在毛細(xì)管內(nèi)升高到h高度。在平衡時(shí)，毛細(xì)管中液柱重量與表面張力關(guān)系為：2rcos=r2gdh=gdhr/2cos （1）如果液體對(duì)玻璃潤(rùn)濕，=0，cos=1對(duì)于很多液體是這樣情況），那么：=gdhr/2 （2）式中為表面張力；g為重力加速度；d為液體密度；r為毛細(xì)管半徑。 上式忽略了液體彎月面。如果彎月面很小，可以考慮為半球形，則體積應(yīng)為：r3 -2/3

3、 r3 =1/3r3從2可得：=gdr/2h+1/3r） （3）更精確些，可假定彎月面為一橢圓球。（3式應(yīng)變?yōu)椋?gdhr/21+1/3r/h）-0.1288r/h2+0.1312r/h3） （4）3.滴重法裝置如下圖所示）從圖中可看出，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，從外半徑為r的毛細(xì)管滴下的液體重量應(yīng)等于毛細(xì)管周邊乘以表面張力，即：mg=2r （5）式中m為液滴質(zhì)量；r為毛細(xì)管外半徑；為表面張力；g為重力加速度。事實(shí)上，滴下來(lái)的僅僅是液滴的一部分。因而5式中給出的液滴是理想液滴。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，滴下來(lái)的液滴大小是v/r3的函數(shù)，即由fv/r3所決定其中v是液滴體積）。（5式變?yōu)閙g=2r fv/r3） （6）m

4、g/(2fv/r3）)=Fmg/r (7)式(7)中的F是校正因子。如果測(cè)得滴下液滴體積及毛細(xì)管外徑，就可從表中查出校正因子F的數(shù)值。 二、儀器和試劑：表面張力測(cè)定裝置一套；洗耳球一個(gè)；5L、2L移液管各一支；8個(gè)25L容量瓶；無(wú)水乙醇，正丁醇，環(huán)己烷。約25厘米長(zhǎng)、0.2毫米直徑的毛細(xì)管；讀數(shù)顯微鏡；小試管；250C恒溫槽。毛細(xì)管末端磨平）；稱量瓶。三、實(shí)驗(yàn)步驟（一毛細(xì)管升高法：1.將毛細(xì)管洗凈、枯燥，于小試管中傾入被測(cè)液，按圖裝好。將毛細(xì)管與液面相切，待毛細(xì)管中液體升高后，使試管內(nèi)外壓力相等。待液體回到平衡位置，測(cè)量其高度h。重復(fù)幾次取平均值。2.高度h測(cè)定后，可用下述方法測(cè)定毛細(xì)管半徑：

5、用已知表面張力的液體測(cè)定毛細(xì)管升高h(yuǎn)。然后利用2或3）、(4)式計(jì)算出毛細(xì)管半徑r。（二滴重法：1. 一次滴3滴溶液與小燒杯中，稱其重量，去平均值。2.從液滴重量及液體密度計(jì)算滴下液滴體積。然后求出v/r3數(shù)值，從表中查出校正因子F數(shù)值。根據(jù)7式求出表面張力。 四、本卷須知：1.打開(kāi)滴液漏斗的活塞時(shí)要求使氣泡盡可能慢的鼓出。2.毛細(xì)管要求出泡均勻，內(nèi)徑不可太粗，否則誤差太大。毛細(xì)管頭部必須平整光滑，不沾油污，以免出泡不均勻。3.測(cè)定表面應(yīng)放掉一些氣泡后，才讀出最大壓力差，不能讓泡沫在液面上過(guò)多堆活性劑溶液時(shí)，溶液要沿管壁慢慢加入，防止大量氣泡。測(cè)定時(shí)也積影響溶液和形成的壓力差。4.儀器系統(tǒng)不能

6、漏氣。5.毛細(xì)管必須干凈，保持垂直，其管口剛好與液面相切每次測(cè)量前用待測(cè)液洗滌毛細(xì)管，保持毛細(xì)管與樣品管所測(cè)液濃度一致。6.讀取壓力計(jì)的壓差時(shí)，應(yīng)取氣泡單個(gè)逸出時(shí)的最大壓力差。7.用吸耳球洗毛細(xì)管時(shí)，要打開(kāi)活塞。 五、數(shù)據(jù)處理： 1.查出實(shí)驗(yàn)溫度下水的表面張力，求出各溶液濃度的表面張力值并列出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(如下表):實(shí)驗(yàn)溫度t23.5oc,其對(duì)應(yīng)的蒸餾水的表面張力為: =7.228X10-2N/m(1).最大泡壓法壓力差/Kpa平均壓力差/Kpa 表面張力 /N/m 蒸餾水-0.745-0.740-0.744-0.7430.0723十二烷基硫酸鈉-0.374-0.373-0.374-0.3740.

7、0362、毛細(xì)管升高法毛細(xì)管1上升高度/cm毛細(xì)管2上升高度/cm表面張力/N/m密度/g/ml毛細(xì)管1半徑r1/mm毛細(xì)管2半徑r2/mm蒸餾水2.4063.400.07210.6130.43十二烷基硫酸鈉2.283.060.03150.0068333. 滴重法3滴重量/g每滴重量/g毛細(xì)管半徑/mm表面張力/N/m蒸餾水0.2820.094032.0300.0723十二烷基硫酸鈉0.1340.044760.0344六.誤差分析、最大氣泡壓力法：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，運(yùn)用單一毛細(xì)管插入液面以下一定深度進(jìn)行溶液表面張力測(cè)定，它既能夠克服氣泡逸出不穩(wěn)定，難以調(diào)節(jié)毛細(xì)管端面正好與液面相切的缺點(diǎn)，又能保證實(shí)

8、驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性具有操作簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)對(duì)于物質(zhì)不同溫度下的表面張力數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲得，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值此外，還可通過(guò)某溶液兩溫度時(shí)的表面張力，測(cè)定另一溫度時(shí)溶液的密度結(jié)合本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，討論產(chǎn)生誤差的原因垂直相切沒(méi)調(diào)好因折射率與溫度有關(guān)，所以如果不恒溫將使得測(cè)量不準(zhǔn)確。 毛細(xì)管升高法： 毛細(xì)管插入深度對(duì)氣泡壓力的影響：從測(cè)試結(jié)果看,不同的h對(duì)應(yīng)不同的靜壓力。結(jié)果表明：表面張力的大小與毛細(xì)管插入深度有關(guān)。溫度對(duì)表面張力的影響：溫度升高，表面張力一般會(huì)下降。 不同溫度下的表面張力數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲得，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值此外，還可通過(guò)某溶液兩溫度時(shí)的表面張力，測(cè)定另一溫度時(shí)溶液的密度 1毛細(xì)管放置是否豎直及干凈程度對(duì)實(shí)驗(yàn)會(huì)帶來(lái)誤差 2讀數(shù)誤差大 滴重法： 1每次滴下的液滴不是一整滴，而是液滴的一部分，由此帶來(lái)很大