液體表面張力系數(shù)的測定

1、拉脫法測定液體的表面張力系數(shù) 實驗?zāi)康?實驗原理 實驗內(nèi)容 注意事項 思 考 題 儀器簡介11. 學(xué)習(xí)焦利秤測量微小力的原理和方法。2. 了解液體表面的性質(zhì)，測定液體的表面張力系數(shù)?！緦嶒?zāi)康摹? 焦利秤實際上是一種用于測微小力的精細彈簧秤。結(jié)構(gòu)如右圖，金屬管B垂直豎立在三角底座上，帶有毫米標(biāo)尺的圓柱A套在金屬套管內(nèi)。在金屬管B的上端固定有副尺H，圓柱A頂端伸出的支臂上掛一錐形彈簧S。轉(zhuǎn)動旋鈕G可使圓柱A上下移動，因而也就調(diào)節(jié)了彈簧S的升降。彈簧上升或下降的距離由主尺（圓柱A）和副尺H來確定。【儀器簡介】3 D為固定在金屬支架上一側(cè)刻有半圓形刻線S2的玻璃圓筒，C為掛在彈簧S下端的兩頭帶鉤的小

2、平面鏡，鏡面上有一刻線S1。實驗時，使S1、S2及S2在小平面鏡中的象S2三者始終重合，簡稱“三線對齊”。用這種方法可保證彈簧下端的位置是固定的，加負(fù)載后向上拉動彈簧確定伸長值。根據(jù)伸長值和彈簧倔強系數(shù)確定外力大小。E為平臺，轉(zhuǎn)動其下端的螺釘F時平臺E可升降。 4【實驗原理】 鋼針、硬幣等物能漂在潔凈的水表面，清晨小草葉上的露水通常收縮成小球形狀。這些現(xiàn)象提示，液體表面（液氣交界面）好比一層緊繃的薄膜，有自然收縮趨勢，從而導(dǎo)致表面張力現(xiàn)象。用分子論觀點看，液體表面層(約10-8cm)分子所處的環(huán)境跟液體內(nèi)部的分子不同。在液體內(nèi)部，分子比較密集，且受周圍分子的作用力的矢量和為零而處于液體表面層的

3、分子，一方面有被吸引入液體內(nèi)部的趨勢，另一方面因為處于一邊是液態(tài)（水）一邊是氣態(tài)（空氣）的環(huán)境，表面層內(nèi)分子比較稀疏而微觀相互吸引，宏觀上就呈現(xiàn)出表面張力現(xiàn)象。 1.表面張力5 在液體與固體接觸處，若固體和液體分子間的吸引力大于液體分子間的吸引力，液體就會沿固體表面擴張，形成薄膜附著在固體上，這就是浸潤；反之，若固體和液體分子間的吸引力小于液體分子間的吸引力，液體就不會沿固體表面擴張，不附著在固體上，這種現(xiàn)象稱為不浸潤。 2.浸潤與不浸潤現(xiàn)象63. 表面張力系數(shù) 想象在液面上劃一條直線，表面張力就表現(xiàn)為直線兩旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力 f 存在于表面層，方向恒與直線垂直，大小與直線的長

4、度 L 成正比，即 f L 式中稱為表面張力系數(shù)，它等于沿液面作用在分界線單位長度上的表面張力,其單位為Nm-1。它的大小與液體的成分、純度、濃度以及溫度有關(guān)。 7 如圖所示：將一表面潔凈的型細金屬絲框浸入被測液體內(nèi)，然后緩緩拉起金屬絲框，可看到金屬絲帶起一層液膜，與此同時彈簧被拉長。液膜拉起過程中接觸角逐漸減小而趨向于零，當(dāng)薄膜剛好破裂時，表面張力的方向垂直向下。8設(shè)形框長為l、直徑為d，脫離液體前各力平衡的條件為式中F是將形框拉出液面所施外力；mg為形框和它所沾附的液體的總重量。由于表面張力與接觸面的周長 2(l+d)成正比，故有式中比例系數(shù)為表面張力系數(shù)。在液膜破裂瞬間彈簧所受的力，(3

5、) (2)所以 (1) 要測，只要測出k、l、d、 L即可。 f=F-mg=kL(4)9 1.測量彈簧的倔強系數(shù)k： 掛好彈簧、小鏡子及砝碼盤， 調(diào)節(jié)“三線對齊”。記錄游標(biāo)零線所指示的主尺上的讀數(shù)。 依次在砝碼盤中加入1.0g 的砝碼，共5個，每次“三線對齊”，記下標(biāo)尺上相應(yīng)讀數(shù)(加6g的讀數(shù)僅供參考)，然后再逐次取出1.0g 的砝碼，記下標(biāo)尺上相應(yīng)的讀數(shù)。求出相同拉力下讀數(shù)的平均值?！緦嶒瀮?nèi)容】10數(shù)據(jù)記錄表1 測定彈簧勁度系數(shù) kk = f /S 11 2.測量L 把型框掛在平面鏡下端的掛鉤上。燒杯盛適當(dāng)?shù)乃?，放在平臺上。調(diào)節(jié)型框緩慢下降，使型框的橫邊恰好處于液面位置，“三線對齊”，記下標(biāo)

6、尺讀數(shù)s0。然后一只手慢慢調(diào)節(jié)平臺下的螺絲使燒杯慢慢下降，另一只手慢慢調(diào)節(jié)手輪，彈簧被拉長，在這一過程中要求保持“三線對齊”，直至水膜恰好破裂為止。記下標(biāo)尺上的刻度si，L = si s0 ，反復(fù)測量五次?！緦嶒瀮?nèi)容】12數(shù)據(jù)記錄表2 測定液體表面張力系數(shù)金屬絲框?qū)挾?L = ；實驗溫度 t =13 3.測量l : 把型框取下，用游標(biāo)卡尺測量其長度，反復(fù)測五次。 4.測量d: 把型框取下，用螺旋測微器測量其 細絲直徑，反復(fù)測五次?！緦嶒瀮?nèi)容】14 5、數(shù)據(jù)處理(1)逐差法計算 、 ，并計算 ; (2)逐差法計算 , 并計算 ;(3)計算 、 ，并計算 、 ；(4)計算 及 ，并將結(jié)果表示成 1

7、5N12345678910 xix1x2x3x4x5x6x7x8x9x10 使用條件：等間隔、線性變化的測量數(shù)據(jù)。 優(yōu)點是：充分利用各個測量數(shù)據(jù)，減小測量誤差和擴大測量范圍。 例如:聲速的測定實驗中，用行波法測量聲波波長的以下一列數(shù)據(jù)：逐差法簡介如果直接計算每一個波峰的距離，然后平均，有： 可以看出只有始末兩次測量值起了作用，等效于只測x1和x10 。16 為了充分利用測量數(shù)據(jù)，減小測量誤差，應(yīng)采用逐差法：（1）將測量列按次序分為高低兩組 ;（2）取對應(yīng)項的差值后再求平均：其中 為5個峰值間的距離，即:171. 測量表面張力時，動作要慢，還要防止儀器受振動。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。 3. 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)和型金屬絲，也不要用手觸及水面?！咀⒁馐马棥?81.什么是“三線對齊”？本實驗中測量表面張力時緩慢地將型金屬絲框從水中拉起，該過程中需要時刻保證“三線對齊”，應(yīng)如何操作？2. 實驗中要求把型金屬絲框拉到欲脫