測定蔗糖溶液和水的表面張力系數(shù)并比較

關(guān)于測定蔗糖溶液和水的表面張力系數(shù)并比較一、實驗目的1、使用拉脫法測定室溫下液體的表面張力系數(shù)。2學會使用焦利氏秤測量微小力的方法。二、實驗器材焦利氏秤，彈簧，砝碼盤，砝碼，游標卡尺，溫度計，燒杯，鑷子，清洗液，蔗糖溶液，水等。第2頁,共12頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共12頁，2024年2月25日，星期天三、實驗原理液體表面層內(nèi)分子相互作用的結(jié)果使得液體表面自然收縮，猶如緊張的彈性薄膜。由于液面收縮而產(chǎn)生的沿著液體表面的力稱為表面張力。設想在頁面上作長為L的線段，線段兩側(cè)液面便有張力f相互作用，其方向與L垂直，大小與線段長度L成正比。即有

f=α*L（1）比例系數(shù)α稱為液體表面張力系數(shù)，單位為牛頓/米。將一表面潔凈的長為L的半矩形金屬絲豎直浸入水中，然后慢慢提起一張水膜，當金屬絲要脫離液面，即拉起的水膜將要破裂時，則有

F=mg+f（2）式中F為把金屬絲拉出液面時所用的力。F等于金屬絲帶起的水膜的總重量mg與表面張力f之和，此時f=2αL。由此可得第4頁,共12頁，2024年2月25日，星期天α=（F-mg）/2L（3）實驗表明，表面張力系數(shù)α與液體種類、純度、溫度和液面上方的氣體成分有關(guān)，液體溫度越高，α值越小，液體含雜質(zhì)越多，α值越小。如果上述條件保持一定，則α是一個常數(shù)，所以測量表面張力系數(shù)α時要記下實驗時的溫度和所用液體的種類及純度。第5頁,共12頁，2024年2月25日，星期天四、實驗內(nèi)容1．確定焦利氏秤上錐形彈簧的勁度系數(shù)（1）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(nèi)的金屬桿上。調(diào)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。（2）逐次在砝碼盤內(nèi)放入砝碼，調(diào)節(jié)升降鈕，做到三線對齊。記錄升降桿的位置讀數(shù)。用逐差法和作圖法計算出彈簧的勁度系數(shù)k。第6頁,共12頁，2024年2月25日，星期天2．測表面張力系數(shù)（1）用清洗液清洗玻璃燒杯和半矩形金屬絲框，再用待測液清洗干凈。并將半矩形金屬絲框在砝碼盤下端的鉤子上。（2）把裝有待測液體的燒杯置于可升降平臺上，調(diào)節(jié)平臺位置，使金屬絲浸入水中，轉(zhuǎn)動旋鈕3使之置于液面，調(diào)三線重合，記下此時焦利氏秤上刻度尺讀數(shù)S‘。轉(zhuǎn)動平臺升降旋鈕3使平臺緩緩下降，同時轉(zhuǎn)動主尺升降螺絲8，使主尺上升，讓三線保持重合。由于水的表面張力作用，金屬絲會慢慢拉出液膜，當液膜破裂的同時停止轉(zhuǎn)動旋鈕8和3。記下此時焦利氏秤上刻度第7頁,共12頁，2024年2月25日，星期天尺讀數(shù)S比計算出（S-S’）值，即為在表面張力作用下，彈簧的伸長量。重復測量5次，求出（S-S’）的平均值s，此時有

F-mg=ks（4）將式（4）代入式式（3）可得

α=ks/2L（5）（3）用游標卡尺測出L值，將數(shù)據(jù)代入式（5）中即可求出水的表面張力系數(shù)α值。第8頁,共12頁，2024年2月25日，星期天注意事項（1）由于雜質(zhì)和油污可以使水的表面張力顯著減小，所以務必使蒸餾水、燒杯、金屬絲保持潔凈。實驗前要對裝蒸餾水的燒杯、金屬絲或金屬片進行清潔處理，一次用NaOH溶液→酒精→蒸餾水將以上用具清洗干凈后備用。（2）清潔后的用具，切勿用手觸摸，應用鑷子取出或存放。第9頁,共12頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共12頁，2024年2月