實驗液體表面張力系數(shù)的測定

實驗液體表面張力系數(shù)的測定第一頁，共十頁，編輯于2023年，星期二[實驗目的]1.進一步熟悉焦利氏稱的使用方法。2.測定液體的表面張力系數(shù)。[實驗儀器]焦利氏秤硅碼彈簧燒杯溫度計游標卡尺焦利氏秤如圖14—1所示焦利氏秤簡介（參考實驗9）第二頁，共十頁，編輯于2023年，星期二圖14—1第三頁，共十頁，編輯于2023年，星期二[實驗原理]

液體有盡可能縮小其表面的趨勢，在宏觀上液體表面就好象拉緊了的彈性薄膜，處在沿著表面使表面具有收縮趨勢的張力作用之下，這種力叫做表面張力。這種力是液體表面內(nèi)分子力作用的結果。假設在液面上作一長為L的線段，則線段兩側(cè)液面以一定的力F相互作用，而且力的方向恒與線段垂直，其大小與線段L成正比，即：

f＝（14—1）式中稱為液體的表面張力系數(shù)，它表示單位長度線段兩側(cè)液體的相互作用力，其單位是N。表面張力系數(shù)與液體的種類、純度和溫度等因素有關。實驗表明，水的表面張力系數(shù)隨溫度的升高而減小。值與液體的純度關系甚密，因此測量時要特別注意液體的純度。第四頁，共十頁，編輯于2023年，星期二如圖14—2所示，在一金屬框中拉一金屬細絲ab。將其掛在焦利氏秤彈簧的下端，然后浸入水中，慢慢將其拉出水面，在細絲下面帶起一層水膜。當水膜剛被拉斷時，有：F＝W＋2L＋Ldhg(14—2)圖14—2第五頁，共十頁，編輯于2023年，星期二式中F是向上的拉力，W是框及絲所受重力和浮力之差，L是金屬絲的長度，d為金屬絲的直徑即水膜的厚度，h為水膜拉斷前的高度，為水的密度，g是當?shù)刂亓铀俣?。Ldhg為水膜的重量，由于d很小，這一項影響不大。由于水膜前后有兩個表面，所以表面張力為2L。由（14－2）式得：

（14—3）本實驗用焦利氏秤測F－W值，用上式計算值。第六頁，共十頁，編輯于2023年，星期二[實驗內(nèi)容]1．測量彈簧的倔強系數(shù)k。

1）把彈簧、帶小鉤的平面鏡和砝碼盤掛在焦利氏秤上，調(diào)整底腳螺絲使立柱鉛直，這時小平面鏡在玻璃管中間，調(diào)整“三線對齊”。

2）記下讀數(shù)L。，然后依次將1克、2克、…、9克的砝碼加在砝碼盤內(nèi)，每次都調(diào)整“三線對齊”，記下相應讀數(shù)L、L、…、L，用分組求差法求彈簧的倔強系數(shù)。第七頁，共十頁，編輯于2023年，星期二2．測F—W值

1）將金屬框和金屬絲用酒精擦洗干凈，風干，掛在小平面鏡下面的小鉤上。把盛有蒸餾水的玻璃杯放在平臺上，使金屬絲浸入水中，轉(zhuǎn)動旋鈕G使“三線對齊”。

2）用一只手慢慢調(diào)節(jié)旋鈕G使彈簧向上伸長，另一只手旋轉(zhuǎn)J使燒杯下降，在此過程中始終保持“三線對齊”，當水膜破裂時，記下標尺讀數(shù)L。

3）用吸水紙吸去金屬框及細金屬絲上的水珠，輕輕轉(zhuǎn)動G（J不動），使金屬框慢慢下降到“三線對齊”，讀出標尺讀數(shù)L，則：

F–W=K(L–L)(14—4)第八頁，共十頁，編輯于2023年，星期二3．求h值轉(zhuǎn)動旋鈕G和J，當金屬絲剛好到達水面時記下J的位置P。用夾子夾住玻璃管上方的鏡框（不要碰鏡面），旋轉(zhuǎn)J使玻璃燒杯下降，當水膜破裂時，記下J的位置P。對應

P和P的平臺位置的高度差，就是拉斷水膜時水膜的高度h。h等于旋鈕J從P轉(zhuǎn)到P的轉(zhuǎn)動圈數(shù)n乘以螺距t（由實驗室給出）。即：

h=nt(14—5)

由于水膜重量Ldhg和拉力F–W相比很小，因此h不要求測得很精確，n的測量估計到誤差不超過0．5周即可。重復步驟2、3三次。

4．用游標卡尺測金屬絲長度L（注意不要弄斷金屬絲）。

5.用螺旋測微計測出金屬絲直徑d。

6．測量水的溫度。

7．計算水的表面張力系數(shù)。第九頁，