液體的表面張力系數(shù)的測定

液體的表面張力系數(shù)的測定第一頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗目的

●學習拉脫法的測量原理和方法?！駥W習用最小二乘法處理實驗數(shù)據(jù)。第二頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗原理

液體具有收縮表面的趨勢，其表面象一張蹦緊的彈性薄膜，在其表面內存在沿著表面作用的張力，使其表面產(chǎn)生收縮的傾向。這即為液體的表面張力。表面張力垂直于液體表面任何一條線段并沿著液體表面，作用于單位長度上的張力稱為表面張力系數(shù)，用α表示。其中F為作用于線段L上的張力。第三頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗原理

用測量一個已知周長的金屬片從待測液體表面脫離時所需要的力，來求得該液體的表面張力系數(shù)的方法稱為拉脫法。實驗中我們用的是環(huán)狀金屬吊片.

L=π（D1+D2）

F=απ（D1+D2）吊片脫離液體表面瞬間前后的力的平衡方程為T1=W1+F+mgT2=W2+mg

第四頁，共二十一頁，2022年，8月28日拉脫前拉脫后T1T2mg(mg)’W1W2F環(huán)狀金屬吊片液膜第五頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗原理

T1、T2為向上的作用力，W1、W2為環(huán)狀金屬吊片所受重力和浮力之差，因為環(huán)狀金屬吊片在脫離液體表面前就已經(jīng)離開了液體表面，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。表面張力系數(shù)α的值和液體的種類、純度、溫度以及液體上方的氣體成分有關。實驗證明，液體的溫度越高，α的值越小，液體所含雜質越多，α的值也越小，對于上述條件都不變的液體，α值是一個常數(shù)。第六頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗原理

上式中，液體表面張力F=｜T1－T2｜，我們用力敏傳感器測量，讀取相應的電壓數(shù)值T1

U1、U2，取其差值ΔU=｜U1－U2｜，乘以相應的轉換系數(shù)k,即為F:F=kΔU第七頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗儀器

液體表面張力系數(shù)測定儀

FD-NST-I一套游標卡尺一件干濕溫度計一只第八頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗儀器

液體表面張力系數(shù)測定儀采用硅壓阻式力敏傳感器來測量液體和環(huán)狀金屬吊片之間的表面張力，在外力作用下，輸出的電壓和外力成正比。

ΔU=KΔF式中F為外力，K為硅壓阻式力敏傳感器的靈敏度，單位是V/N，ΔU為傳感器輸出的電壓值。第九頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗裝置的結構見下圖

1.調節(jié)螺絲.2.升降螺絲.3.玻璃器皿.4.吊環(huán).5.力敏傳感器6.支架.7.固定螺絲.8.航空插頭.9.底座.10.數(shù)字電壓表.11.調零旋紐

第十頁，共二十一頁，2022年，8月28日第十一頁，共二十一頁，2022年，8月28日調零旋鈕環(huán)狀金屬吊片數(shù)字電壓表第十二頁，共二十一頁，2022年，8月28日干濕溫度計

實驗中還必須測量實驗室當時的溫度。因此，實驗室備有干濕溫度計，干濕溫度計除了可以用來測量室溫以外，還可以測量實驗室的相對濕度。干溫度計第十三頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗內容

1.力敏傳感器的定標●儀器預熱●掛上砝碼盤，依次加上0.500g、1.000g···3.500g等質量的砝碼，記錄Ui●用最小二乘法求出傳感器的靈敏度

K=⊿U/⊿F，砝碼質量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第十四頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗內容

2.環(huán)狀金屬吊片的內外直徑的測量和清潔●測量金屬圓環(huán)的內外直徑D1、D2（6～10次取平均)●清洗環(huán)狀金屬吊片和器皿D1/cmD2/cm第十五頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗內容

3.測定液體的表面張力系數(shù)α●盡量使吊片的下沿和液面平行●旋轉升降盛水托盤，吊環(huán)下沿沒入液面，然后緩慢脫離液面，記錄此過程中的電壓極值Ui1和脫離后的電壓值Ui2,多次測量(5次,每次測量時調節(jié)調零旋紐，使每次測量的Ui1不相同),共得到五組數(shù)據(jù)，計算ΔUi=

︱Ui1－Ui2︳，可得：ΔU1,ΔU2,ΔU3,ΔU4,ΔU5,第十六頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗內容

●由公式可計算得到：α1,α2,α3,α4,α5●求其平均值：第十七頁，共二十一頁，2022年，8月28日實驗內容

4.求α的百分差Pα●讀取溫度計的液體溫度T，查表（書中第312頁）找出環(huán)境溫度下的表面張力系數(shù)標準值α0?！瘭恋钠骄蹬cα0作百分差運算。第十八頁，共二十一頁，2022年，8月28日１.必須寫明的直接測量：標準砝碼數(shù)值m/g0.500,1.000,1.500,2.000,2.500,3.000,3.500重力F/10-3N4.897,9.794,14.691,19.588,24.485,29.382,34.279轉換電壓U/mV

U1,U2,U3,U4,U5,U6,U7金屬環(huán)外徑D1

/mm

D11、D12、D13、D14、D15、D16數(shù)據(jù)處理

第十九頁，共二十一頁，2022年，8月28日金屬環(huán)內徑D2

/mmD21、D22、D23、D24、D25、D26液體溫度℃

T拉脫電壓值U/mV

U１1,U１2,U21,U22,U31,U32,U41,U42,U51,U52數(shù)據(jù)處理

第二十頁，共二十一頁，2022年，8月28日2.必須寫明的中間計算量：

D1平均,D2平均,k,

α0