液體表面張力系數(shù)的測(cè)量

液體表面張力系數(shù)的測(cè)量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

1．學(xué)習(xí)用拉脫法測(cè)定室溫下液體的表面張力系數(shù)；2．熟悉FD—NST—I型液體表面張力系數(shù)測(cè)定儀的使用方法；3．學(xué)習(xí)力敏傳感器的定標(biāo)方法?！緦?shí)驗(yàn)儀器】FD-NST-I型液體表面張力系數(shù)測(cè)定儀、片碼、鋁合金吊環(huán)、吊盤、玻璃器皿、鑷子調(diào)零旋鈕環(huán)狀金屬吊片數(shù)字電壓表1、表面張力的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)1.1表面與表面層：液體表面:液體與氣體或固體的接觸面。【實(shí)驗(yàn)原理】Waterdropwaterrr液體表面層：液體表面下厚度等于分子作用球半徑的一層液層。1.2生活中液體表面現(xiàn)象舉例：

液體具有盡可能縮小其表面的趨勢(shì)，在宏觀上，液體表面就好像是一張拉緊了的彈性膜，處在沿著表面的并使表面具有收縮趨勢(shì)的張力作用之下，這種張力叫做液體的表面張力。斥力>引力斥力<引力斥力=引力r<r0

r=r0r>r0r>分子作用球半徑無(wú)分子力分子作用球半徑：r=10-8m(平衡位置:r0=10-10m)r1.3表面張力產(chǎn)生的原因（從分子間的相互作用力f）：空氣液體ACB表面層A是液內(nèi)分子；B和C是液體表面層分子。液內(nèi)分子A受力分析：A分子受到的分子作用力的合力為零：

fi=0表面層分子B和C的受力分析：處于表面層的分子受到一個(gè)指向液體內(nèi)部的分子吸引力作用；宏觀上表面層表現(xiàn)為一個(gè)被拉緊的彈性薄膜。1.4表面張力系數(shù)的定義（兩個(gè)角度）

由于液面處于緊張狀態(tài)，在液面上存在著起收縮作用的表面張力。這些表面張力都與液面相切，并且與線段AB

垂直；它們大小相等，方向相反，分別作用在兩部分液面上。

實(shí)驗(yàn)表明:表面張力的大小正比于線段AB的長(zhǎng)度。★表面張力系數(shù)定義1：ABl液體薄膜ABCDf2

l★表面張力系數(shù)定義2：平衡時(shí)：*表面張力系數(shù)：（1）表面張力系數(shù)是液體本身的固有性，與液體的種類相關(guān)。（2）與液體的溫度有關(guān)。溫度愈高，液體的表面張力系數(shù)愈小。（3）與液體的純度有關(guān)。（4）與相鄰的介質(zhì)有關(guān)。

1.5表面張力系數(shù)與表面能：l液體薄膜ABCDF2

lf△xΔS增加單位表面積所作的功：D′C′

表面張力系數(shù)等于液體增加單位表面積所作的功?！緦?shí)驗(yàn)原理】2、表面張力的測(cè)定

將一表面潔凈，外徑為D1，內(nèi)徑為D2的金屬圓環(huán)豎直的浸入水中，緩慢將其從水中拉起，液膜破裂前后圓環(huán)受力分析如下：拉脫前拉脫后T1T2mg(mg)’W1W2F環(huán)狀金屬吊片液膜

T1、T2為向上的作用力，W1、W2為環(huán)金屬吊片所受重力和浮力之差，因?yàn)榄h(huán)狀金屬吊片在脫離液體表面前就已經(jīng)離開(kāi)了液體表面，W1≈W2。mg、（mg)’為液膜所受的重力，mg≈（mg)’

,T1、T2之差就是表面張力F。據(jù)表面張力系數(shù)的定義有：我們用的測(cè)力計(jì)是硅壓阻力敏傳感器，該傳感器靈敏度高，線性和穩(wěn)定性好，以數(shù)字式電壓表輸出顯示。當(dāng)拉力為F時(shí)，數(shù)字式電壓表的示數(shù)為U。若吊環(huán)拉斷液柱的前一瞬間數(shù)字電壓表的讀數(shù)值為U1（對(duì)應(yīng)T1），拉斷時(shí)瞬間數(shù)字電壓表的讀數(shù)值為U2（對(duì)應(yīng)T2），則有

（B傳感器靈敏度系數(shù)）

故表面張力系數(shù)為：【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】

1．開(kāi)機(jī)預(yù)熱15分鐘2．儀器調(diào)零3.在力敏傳感器上加不同質(zhì)量的砝碼，測(cè)出相應(yīng)的電壓輸出值，計(jì)算靈敏度系數(shù)。一、力敏傳感器定標(biāo)砝碼質(zhì)量mi

/g0.5001.0001.5002.0002.5003.0003.500重力Fi

(10-3N)4.8979.79414.69119.58824.48529.38234.279電壓Ui/mV二、蒸餾水的表面張力系數(shù)的測(cè)定

1.環(huán)狀金屬吊片的內(nèi)外直徑的測(cè)量和清潔◆測(cè)量金屬圓環(huán)的內(nèi)外直徑D1、D2（6～10次取平均)◆清洗環(huán)狀金屬吊片和器皿2.測(cè)定水的表面張力系數(shù)①.將盛水的玻璃器皿放在平臺(tái)上，并將潔凈的吊環(huán)掛在力敏傳感器的小鉤上，并對(duì)電壓表清零；n1234567D1/mmD2/mm②.

以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)升降臺(tái)大螺帽時(shí)液體液面上升，當(dāng)圓環(huán)下沿部分均浸入液體中時(shí)，改為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)液面往下降（或者說(shuō)相對(duì)圓環(huán)往上提起），觀察圓環(huán)浸入液體中及從液體中拉起時(shí)的物理過(guò)程和現(xiàn)象。圓環(huán)即將拉斷液柱前一瞬間數(shù)字電壓表的讀數(shù)值為U1，拉斷時(shí)瞬間數(shù)字電壓表的讀數(shù)為U2，重復(fù)測(cè)量6次。計(jì)算表面張力系數(shù)。測(cè)量次數(shù)U1(mV)U2(mV)U(mV)f(10-3N)ɑ((10-3N/m)123456三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理●由公式可計(jì)算得到：α1,α2,α3,α4,α5，α6●求其平均值：●讀取溫度計(jì)的液體溫度T，查表（書(shū)中第312頁(yè)）找出環(huán)境溫度下的表面張力系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值α0?！瘭恋钠骄蹬cα0作百分差運(yùn)算。【思考題】

1.實(shí)驗(yàn)前，為什么要清潔吊環(huán)？2.為什么吊環(huán)拉起的水柱的表面張力為？

3.當(dāng)?shù)醐h(huán)下沿部分均浸入液體中后，旋轉(zhuǎn)大螺帽使得液面往下降，數(shù)字電壓表的示數(shù)如何變化？【注意事項(xiàng)】

吊環(huán)應(yīng)嚴(yán)格處理干凈?？捎肗aOH溶液洗凈油污或雜質(zhì)后，

用清潔水沖洗干凈，并用熱吹風(fēng)烘干。2.必須使吊環(huán)保持豎直，以免測(cè)量結(jié)果引入較大誤差。在旋轉(zhuǎn)升降臺(tái)時(shí)，盡量不要使液體產(chǎn)生波動(dòng)。玻璃器皿放在平臺(tái)上，調(diào)節(jié)平臺(tái)時(shí)應(yīng)小心、輕緩，防止打破玻璃器皿。調(diào)節(jié)升降臺(tái)拉起水柱時(shí)動(dòng)作必須輕緩，應(yīng)注意液膜