“油膜法”實(shí)驗(yàn)的量程設(shè)計(jì)制作及實(shí)驗(yàn)方法

1、“油膜法”實(shí)驗(yàn)的量程設(shè)計(jì)制作及實(shí)驗(yàn)方法論文導(dǎo)讀：所以學(xué)生做油膜法測(cè)分子大小實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器的量程及量程的設(shè)計(jì)制作。簡(jiǎn)稱粉膜密度。簡(jiǎn)稱最大擴(kuò)展面積。被測(cè)大約值，“油膜法”實(shí)驗(yàn)的量程設(shè)計(jì)制作及實(shí)驗(yàn)方法。關(guān)鍵詞：油膜法，量程的設(shè)計(jì)制作，粉膜密度，最大擴(kuò)展面積，被測(cè)大約值 1 問(wèn)題的提出油膜法測(cè)分子大小實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)是以用粉膜法測(cè)量出單分子油膜面積為核心，這是因?yàn)橛退岱肿哟笮∈歉鶕?jù)單分子油膜面積計(jì)算而得。根據(jù)測(cè)量技術(shù)的一般規(guī)律，要測(cè)量物體的面積，必須要先知道被測(cè)面積的范圍或大約值，然后根據(jù)測(cè)量范圍或大約值選擇或設(shè)計(jì)制作一個(gè)恰當(dāng)量程的測(cè)量?jī)x器，這樣才能正確地測(cè)量出被測(cè)面積。但是，現(xiàn)行教材編寫(xiě)的“油膜法”

2、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中沒(méi)有提及應(yīng)作為測(cè)量（實(shí)驗(yàn)）條件之一的被測(cè)單分子油膜面積范圍或大約值，更未提及其重要作用，造成測(cè)量（實(shí)驗(yàn)）條件的缺失，也沒(méi)有提及需要設(shè)計(jì)制作恰當(dāng)量程的實(shí)驗(yàn)器，這也許是受測(cè)量目標(biāo)是分子的直徑的影響所致，以致在實(shí)驗(yàn)方法上對(duì)教師和學(xué)生產(chǎn)生了誤導(dǎo)，造成現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)方法的盲目。畢業(yè)論文，被測(cè)大約值。那么，被測(cè)單分子油膜面積的大約值應(yīng)如何得出？撒有痱子粉的淺水盤(pán)是否能成為一個(gè)可設(shè)計(jì)制作面積量程的實(shí)驗(yàn)器？解決了這二個(gè)問(wèn)題就能改變?cè)袑?shí)驗(yàn)方法的盲目性，極大地提高實(shí)驗(yàn)的成功率。2 實(shí)驗(yàn)觀察及分析通常所說(shuō)痱子粉的“厚度”其實(shí)是痱子粉單個(gè)微粒在水表面排列的緊密程度，簡(jiǎn)稱粉膜密度。從成功的實(shí)驗(yàn)中可觀察到淺水盤(pán)里粉

3、膜和液膜的物理變化過(guò)程：用放大鏡可觀察到粉膜是由痱子粉微粒及微粒之間的間隙組成，間隙越小，粉膜密度越大。當(dāng)油酸溶液滴入淺水盤(pán)后，浮在水面上的油酸溶液迅速向四周擴(kuò)展，形成以酒精為主的多分子層薄膜，壓迫粉膜使微粒之間的間隙迅速減小直至微粒幾乎緊密排列（在淺盤(pán)面積有限條件下），此時(shí)油酸溶液薄膜擴(kuò)展到最大面積，也就是粉膜內(nèi)空擴(kuò)展到最大面積，其等效圓直徑稱粉膜內(nèi)空最大擴(kuò)展直徑，此時(shí)粉膜密度最大。隨著酒精的快速揮發(fā)油酸溶液薄膜面積快速減小，最后形成面積比油酸溶液薄膜的最大擴(kuò)展面積有適度減少的單分子油膜。同時(shí)，隨著油酸溶液薄膜面積的減小，因水表面張力的作用粉膜隨之?dāng)U張，粉膜內(nèi)空輪廓隨之收縮，最后粉膜緊緊包圍

4、著所形成的單分子油膜。由上述的實(shí)驗(yàn)觀察及分析得出的概念和結(jié)論在下面的論述中將引用到。3 被測(cè)單分子油膜直面積（直徑）大約值的得出被測(cè)單分子油膜直面積大約值（簡(jiǎn)稱被測(cè)面積大約值）的得出似乎有點(diǎn)隱蔽，不像一張白紙的面積大約值可以直接用經(jīng)驗(yàn)來(lái)估計(jì)或粗測(cè)而得。（如果字?jǐn)?shù)太多，這句可以刪去）眾所周知，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)都必須先由實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，所以作為實(shí)驗(yàn)條件的被測(cè)面積大約值需要由實(shí)驗(yàn)教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)確定。建議在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，按一滴油酸溶液擴(kuò)展成單分子油膜的面積占淺水盤(pán)面積的3040%來(lái)配制油酸溶液，這里把由實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得出的并加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的由一滴油酸溶液擴(kuò)展成單分子油膜的面積看作為被測(cè)單分子油膜直面積大約值，

5、其等效圓直徑簡(jiǎn)稱被測(cè)直徑大約值，作為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件。當(dāng)然也可以給出一個(gè)被測(cè)面積的范圍。4 實(shí)驗(yàn)器的量程及量程的設(shè)計(jì)制作為了能清楚地說(shuō)明測(cè)量單分子油膜直徑（面積）的實(shí)驗(yàn)器（下簡(jiǎn)稱實(shí)驗(yàn)器）的量程，將實(shí)驗(yàn)器與電壓表比較，并忽略次要因素，即假定粉膜內(nèi)空為圓形并且在收縮時(shí)以圓形向淺水盤(pán)中心收縮。根據(jù)上述假設(shè)，可以想象，如果過(guò)淺水盤(pán)的盤(pán)底中心畫(huà)上有毫米刻度的直角坐標(biāo)，就可以透過(guò)液面從刻度上讀出粉膜內(nèi)空的直徑。畢業(yè)論文，被測(cè)大約值。與電壓表比較，有刻度的淺水盤(pán)的盤(pán)底相當(dāng)于電壓表的刻度盤(pán)；直徑會(huì)隨著油酸溶液薄膜面積的縮小而變小的粉膜內(nèi)空輪廓相當(dāng)于電壓表的表針；粉膜內(nèi)空最大擴(kuò)展直徑（面積）就是實(shí)驗(yàn)器的量

6、程，如同電壓表的滿偏值（量程）。如本文第一部分所述，實(shí)驗(yàn)器量程的設(shè)計(jì)制作必須使得實(shí)驗(yàn)器的量程適度大于被測(cè)單分子油膜面積大約值，這猶如用一個(gè)A表頭設(shè)計(jì)制作一個(gè)量程適度大于被測(cè)電壓大約值的電壓表。那么實(shí)驗(yàn)器的量程即粉膜內(nèi)空最大擴(kuò)展直徑（面積）與什么有關(guān)？顯然與粉膜密度即撒粉量有關(guān)，即一定的撒粉量對(duì)應(yīng)著確定的量程，所以可設(shè)想這樣制作實(shí)驗(yàn)器的量程：我們最好能夠一邊撒粉一邊測(cè)量實(shí)驗(yàn)器的量程，直至量程適度大于被測(cè)單分子油膜直徑（面積）大約值為止，但這又是不可能的，因?yàn)榉勰?nèi)空最大擴(kuò)展直徑（面積）是在擴(kuò)展的油酸溶液薄膜條件下反映出來(lái)，但是我們又必須在不滴油酸溶液情況下制作出量程，這是一個(gè)矛盾。經(jīng)多次探索和試

7、驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)可以用氣膜來(lái)代替液膜來(lái)制作實(shí)驗(yàn)器的量程，具體原理和操作如下：對(duì)正淺水盤(pán)中心垂直吹氣，吹出的氣體在水面上形成氣膜將痱子粉膜推開(kāi)，在淺水盤(pán)中央形成被粉膜包圍的圓形氣膜區(qū)。吹氣時(shí)要逐漸加力，直至氣膜區(qū)不再擴(kuò)展為止，即吹氣氣壓要超過(guò)最大擴(kuò)展面積對(duì)應(yīng)的最小氣壓，此時(shí)粉膜幾乎被氣膜壓迫到密度最大狀態(tài)，氣膜區(qū)亦擴(kuò)展到最大面積，簡(jiǎn)稱最大擴(kuò)展面積，其直徑稱最大擴(kuò)展直徑。實(shí)驗(yàn)證明，在直徑1020厘米范圍內(nèi)，在粉膜中氣膜區(qū)的最大擴(kuò)展面積是油酸溶液薄膜形成的粉膜內(nèi)空最大擴(kuò)展面積的10.96倍左右，所以可近似認(rèn)為這二個(gè)最大擴(kuò)展面積相等，因此可認(rèn)為氣膜區(qū)最大擴(kuò)展直徑就是實(shí)驗(yàn)器的量程。所以在撒粉過(guò)程中，只要不斷地測(cè)

8、量氣膜區(qū)的最大擴(kuò)展直徑（用比較法測(cè)量，在下面介紹），當(dāng)最大擴(kuò)展直徑適度大于被測(cè)單分子油膜直徑大約值時(shí)，即可停止撒粉，從而得到恰當(dāng)?shù)牧砍?，此時(shí)粉膜的密度就恰到好處，就能有效地測(cè)出單分子油膜的面積。在設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)器的量程時(shí)，考慮到各種因素的影響，一般取量程是被測(cè)直徑大約值的1.081.3倍。5 實(shí)驗(yàn)方法1、分組實(shí)驗(yàn)前，實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)先給出被測(cè)單分子油膜直徑大約值。2、采用在盤(pán)中心撒粉的方法撒痱子粉。畢業(yè)論文，被測(cè)大約值。畢業(yè)論文，被測(cè)大約值。在中心印有十字線的透明淺水盤(pán)里注入適量的清水，在淺水盤(pán)的中心不停地撒痱子粉，由于水表面張力的作用痱子粉會(huì)均勻地向四周擴(kuò)散，待痱子粉向中心合攏穩(wěn)定后，即可

9、形成密度均勻的粉膜。3、制作恰當(dāng)量程的實(shí)驗(yàn)器。先在一張白紙上畫(huà)上二個(gè)同心圓，一個(gè)直徑為被測(cè)直徑大約值的1.08倍，一個(gè)直徑為被測(cè)直徑大約值的1.3倍，并過(guò)圓心劃十字線，在未撒粉之前將白紙放進(jìn)淺盤(pán)底部中心位置，透過(guò)淺水盤(pán)可看到同心圓。在痱子粉撒放到一定程度且痱子粉向中心合攏穩(wěn)定后，用嘴或用直徑為6毫米的塑料軟管垂直對(duì)著淺水盤(pán)中心吹氣，如果氣膜區(qū)最大擴(kuò)展直徑大于外同心圓，則在粉膜末合攏之前繼續(xù)撒痱子粉，如此反復(fù)數(shù)次直至氣膜區(qū)圓周介于二個(gè)同心圓之間，即可停止撒粉。此時(shí)實(shí)驗(yàn)器的量程就適度大于被測(cè)直徑大約值，粉膜的密度恰到好處。然后按常規(guī)進(jìn)行后幾步的操作，如果所形成的油膜面積比油酸溶液薄膜的最大擴(kuò)展面積略有收縮，則實(shí)驗(yàn)成功。由于所形成的單分子油膜輪廓并非圓形，仍然要用坐標(biāo)紙測(cè)量其面積。如果撒粉過(guò)量導(dǎo)致氣膜區(qū)最大擴(kuò)展直徑小于內(nèi)同心圓，可在粉膜中心舀去少量痱子粉。最后說(shuō)明一下使用痱子粉的注意問(wèn)題：要使用新開(kāi)啟包裝的痱子粉，使用后要密封，以保證粉膜的擴(kuò)張趨勢(shì)。畢業(yè)論文，被測(cè)大約值。（如果字?jǐn)?shù)太多，這句可以刪去）綜上所述，看似簡(jiǎn)單的撒痱子粉的操作其實(shí)是實(shí)驗(yàn)器量程的設(shè)計(jì)制作的過(guò)程，所以學(xué)生做油膜法測(cè)分子大小實(shí)驗(yàn)，首先要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)器的直徑量程的設(shè)計(jì)制作，這是整