不同液體表面張力系數的測定

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大學物理試驗B

試驗名稱：不同液體表面張力系數的測定學生姓名：付班級：高材學號：指導教師：部德才

2023

(設計性試驗)

杰12112416023年6月15日[引言]液體表面張力系數是反映液體性質的一個重要物理量。在物理，化學，

工農業(yè)，醫(yī)學的領域中有著重要的應用，如在工業(yè)上的浮選輸運技術等都要對表面張力進行研究。測量液體表面張力系數有多種方法，拉脫法、毛細管法和液滴測重法等，本試驗采用了拉托法測液體表面張力系數。

[摘要]經典的拉脫法測定液體表面張力系數試驗中，改變試驗的液體，以此探

討不同液體的表面張力系數。測量了常溫下的自來水，食鹽水，還有果汁和牛奶的表面張力系數。利用力敏傳感器測量微小的拉力，再利用計算機實時在線采集4種溶液液膜拉脫過程電壓隨時間的變化曲線。

[關鍵詞]表面張力系數；拉脫法；力敏傳感器；一．試驗目的：

1.把握用拉脫法測液體表面張力系數的原理和方法。2.觀測拉脫法測液體表面張力的物理過程和物理現象。

3.學習用計算機采集溶液液膜拉脫過程電壓隨時間的變化曲線。

二．試驗原理：

液體表面層（厚度為分子作用半徑，約為10-8cm）由于液面上方氣相層的分子數很少，表面層內每個分子受到向上的力比向下的力要小，合力垂直于液面并指向液體內部。所以液體表面層具有盡量縮小其表面的趨勢，這種沿著表面的收縮液面的力稱為表面張力，液體表面單位長度上的表面張力，稱為表面張力系數。

一個金屬環(huán)固定在傳感器上，將該環(huán)浸沒于液體中，并漸漸拉起圓環(huán)，當它從液面拉脫瞬間傳感器受到的拉力差值f為f=π(D1+D2)α

式中D1、D2分別為圓環(huán)外徑和內徑，為液體表面張力系數，所以液體表面張力系數為

α=f/〔π(D1+D2)〕

對于本試驗裝置所對應的參量，液體表面張力可表示為f=(U1-U2)/Bπ(D1+D2)，式中U1、U2分別為環(huán)在即將拉斷水柱時數字電壓表讀數及拉斷數字電壓表的讀數，B為力敏傳感器靈敏度。B可以通過力敏傳感器定標的方法和計算機采集數據電壓隨質量的變化曲線計算出。本試驗就是利用力敏傳感器測出，U1、U2以

及計算出的B，最終計算出α的值。通過試驗，我們可以了解不同液體的表面張力系數。下圖為試驗裝置圖：

三．試驗器材：

力敏傳感器；電壓顯示儀；計算機；游標卡尺；鑷子；培養(yǎng)皿；砝碼（0.5g小鐵片）若干；4種不同的液體（自來水、食鹽水、牛奶和果汁）四．試驗步驟：1.開機預熱15分鐘；

2.清洗有機玻璃器器皿和吊環(huán)；

3.在有機玻璃器皿內參與適量自來水，將砝碼盤掛在力敏傳感器的鉤上，即對力敏傳感器定標，在計算機上開始作圖，每次加一個0.005g的砝碼，參與7個砝碼后在計算機上得到一個完整的一條直線，計算出靈敏度B。注意加砝碼時盡量穩(wěn)定、便捷。

4.換吊環(huán)前應先測定吊環(huán)的內外直徑D2、D1。掛上吊環(huán)，按下降按鈕，待吊環(huán)浸入水中一定深度后中止，在計算機開始作圖，按上升按鈕，在液膜拉斷的過程中可以得到一個完整的曲線圖。從中可以讀取液膜拉斷瞬間的電壓變化前后為U1、U2。

5.依次測量自來水、食鹽水、牛奶和果汁的表面張力系數。

五．數據處理：

1.游標卡尺測量吊環(huán)外內直徑

D1：37.94mmD2：34.46mm

2.力敏傳感器定標，測量靈敏度B

質量:g電壓:mV068.90.591.11111.51.522.533.5133.2153.4173.9195.7217.5經計算得，靈敏度B=4285.3mV/N3.自來水的表面張力系數測定

由表得，液膜拉斷時前后的電壓為：U1=93mVU2=34.4mV

經計算得，自來水的表面張力系數α=0.0601N/m

4.食鹽水的表面張力系數測定

由表得，液膜拉斷時前后的電壓為：U1=91.