大學物理實驗液體表面張力系數測定講義

液體表面張力系數測定一、實驗簡介液體具有盡量縮小其表面的趨勢，好象液體表面是一張拉緊了的橡皮膜一樣。把這種沿著表面的、收縮液面的力稱為表面張力。表面張力的存在能說明物質處于液態(tài)時所特有的許多現象，比如泡沫的形成、潤濕和毛細現象等等。測定液體表面張力的方法很多，常用的有焦利氏秤法（拉脫法）、毛細管法、平板法、滴重法、最大泡壓法等。本實驗采用焦利氏秤法（拉脫法）。該方法的特點是，用秤量儀器直接測量液體的表面張力，測量方法直觀，概念清楚。二、實驗原理液體表面層（其厚度等于分子的作用半徑）內的分子所處的環(huán)境跟液體內部的分子是不同的。表面層內的分子合力垂直于液面并指向液體內部，所以分子有從液面擠入液體內部的傾向，并使液體表面自然收縮想象在液面上劃一條直線，表面張力就表現為直線兩旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力F存在于表面層，方向恒與直線垂直，大小與直線的長度l成正比，即F=◎l式中◎稱為表面張力系數，它的大小與液體的成分、純度、濃度以及溫度有關。三、實驗方法F=mgF=mg+2F/F—mg而F/=bl得到b= 2—l

焦利秤的構造如圖所示，它實際上是一種用于測微小力的精細彈簧秤。一般的彈簧秤都是彈簧秤上端固定，在下端加負載后向下伸長，而焦利秤與之相反,它是控制彈簧下端的位置保持一定，加負載后向上拉動彈簧確定伸長值。三線對齊為了保證彈簧下端的位置是固定的，必須三線對齊，即玻璃圓筒E上的刻線、小平面鏡上的刻線、E上的刻線在小平面鏡中的象，三者始終重合。在力尸作用下彈簧伸長A/，根據虎克定律可知，在彈性限度內F=kAl，將已知重量的砝碼加在砝碼盤中，測出彈簧的伸長量，由上式即可計算該彈簧的k值，由k值就可測外力F四、實驗內容示茨■?曾沖一平示茨■?曾沖一平平白腐節(jié)輻建h—底JM■弩把錐形彈簧，帶小鏡子的掛鉤和小砝碼盤依次安裝到秤框內的金屬桿上。調節(jié)支架底座的底腳螺絲，使秤框豎直，小鏡子應正好位于玻璃管中間，掛鉤上下運動時不致與管摩擦。逐次在砝碼盤內放入砝碼，每次增量0.5g的砝碼，從0.5g~5g范圍內增加。每次操作都要調節(jié)升降鈕，做到三線對齊。記錄升降桿的位置讀數。用逐差法和作圖法計算出彈簧的勁度系數。金屬絲情況：2、 測量自來水的表面張力系數用游標卡尺測量金屬絲兩腳之間的距離s；取下砝碼，在砝碼盤下掛上已清洗過的金屬圈，仍保持三線對齊，記下此時升降桿讀數10;把盛有自來水的燒杯放在焦利氏秤臺上，調節(jié)平臺的微調螺絲和升降鈕，使金屬圈浸入水面以下；緩慢地旋轉平臺微調螺絲和升降鈕，注意燒杯下降和金屬桿上升時，始終保持三線對齊。當液膜剛要破裂時，記下金屬桿的讀數。測量5次，取平均，計算自來水的表面張力系數和不確定度。3、 測量肥皂水的表面張力系數，在測完水的表面張力情況后，應將金屬絲擦干，然后重復上述2中的步驟(3)和(4)步驟即可；金屬圈情況：利用金屬圈代替金屬絲，然后重復上述的步驟2和3。4、 (選做)測量酒精的表面張力