表面張力及其檢測(cè)方法

表面張力及其檢測(cè)方法凡作用于液體表面,使液體表面積縮小的力,稱為液體表面張力。它產(chǎn)生的原因是液體跟氣體接觸的表面存在一個(gè)薄層,叫做表面層,表面層里的分子比液體內(nèi)部稀疏,分子間的距離比液體內(nèi)部大一些,分子間的相互作用表現(xiàn)為引力。就象你要把彈簧拉開些，彈簧反而表現(xiàn)具有收縮的趨勢(shì)。正是因?yàn)檫@種張力的存在，有些小昆蟲才能無拘無束地在水面上行走自如。目錄1典型的靜力學(xué)法1.1毛細(xì)管上升法1.2Wilhelmy盤法1.3懸滴法1.4滴體積法1.5.1最大氣泡壓力法1.5.2差分最大氣泡壓力法具體試驗(yàn)舉例：影響液體的表面張力的因素：內(nèi)因：無機(jī)液體的表面張力比有機(jī)液體的表面張力大的多；水的表面張力72.8mN/m(20℃)；有機(jī)液體的表面張力都小于水；含氮、氧等元素的有機(jī)液體的表面張力較大；含F(xiàn)、Si的液體表面張力最?。环肿恿看蟊砻鎻埩Υ?；水溶液：如果含有無機(jī)鹽，表面張力比水大；含有有機(jī)物，表面張力比水小。外因：溫度升高表面張力減??；壓力和表面張力沒有關(guān)系。注：液體（0度以上時(shí)）表面張力最弱的是酒精。液體表面張力系數(shù)的測(cè)定：液體表面張力的測(cè)定方法分靜力學(xué)法和動(dòng)力學(xué)法。靜力學(xué)法有毛細(xì)管上升法、duNoüy環(huán)法、Wilhelmy盤法、旋滴法、懸滴法、滴體積法、最大氣泡壓力法;動(dòng)力學(xué)法有震蕩射流法、毛細(xì)管波法。其中毛細(xì)管上升法和最大氣泡壓力法不能用來測(cè)液-液界面張力。Wilhelmy盤法,最大氣泡壓力法,震蕩射流法,毛細(xì)管波法可以用來測(cè)定動(dòng)態(tài)表面張力。由于動(dòng)力學(xué)法本身較復(fù)雜,測(cè)試精度不高,而先前的數(shù)據(jù)采集與處理手段都不夠先進(jìn),致使此類測(cè)定方法成功應(yīng)用的實(shí)例很少。因此,迄今為止,實(shí)際生產(chǎn)中多采用靜力學(xué)測(cè)定方法。編輯本段1典型的靜力學(xué)法編輯本段1.1毛細(xì)管上升法測(cè)定原理：將一支毛細(xì)管插入液體中,液體將沿毛細(xì)管上升,升到一定高度后,毛細(xì)管內(nèi)外液體將達(dá)到平衡狀態(tài),液體就不再上升了。此時(shí),液面對(duì)液體所施加的向上的拉力與液體向下的力相等。則表面張力：γ=ρghr/(2cosθ)式中γ為表面張力,r為毛細(xì)管的半徑,h為毛細(xì)管中液面上升的高度,ρ為測(cè)量液體的密度,g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?θ為液體與管壁的接觸角。編輯本段1.2Wilhelmy盤法用鉑片、云母片或顯微鏡蓋玻片掛在扭力天平或鏈?zhǔn)教炱缴?測(cè)定當(dāng)片的底邊平行面剛好接觸液面時(shí)的壓力,由此得表面張力,公式為:\o"查看圖片"式中,W總為薄片與液面拉脫時(shí)的最大拉力,W片為薄片的重力,l為薄片的寬度,薄片與液體的接觸的周長(zhǎng)近似為2l,φ為薄片與液體的接觸角編輯本段1.3懸滴法懸滴法是根據(jù)在水平面上自然形成的液滴形狀計(jì)算表面張力。在一定平面上,液滴形狀與液體表面張力和密度有直接關(guān)系。由Laplace公式,描述在任意的一點(diǎn)P曲面內(nèi)外壓差為：\o"查看圖片"式中R1,R2為液滴的主曲率半徑;z為以液滴頂點(diǎn)O為原點(diǎn),液滴表面上P的垂直坐標(biāo);P0為頂點(diǎn)O處的靜壓力。定義：S=ds/de式中de為懸滴的最大直徑,ds為離頂點(diǎn)距離為de處懸滴截面的直徑\o"查看圖片"式中b為液滴頂點(diǎn)O處的曲率半徑。此式最早是由Andreas,Hauser和Tucker[15]提出,若相對(duì)應(yīng)與懸滴的S值得到的1/H為已知,即可求出表(界)面張力。應(yīng)用Bashforth-Adams法,即可算出作為S的函數(shù)的1/H值。因?yàn)榭刹捎枚ㄆ跀z影或測(cè)量ds/de數(shù)值隨時(shí)間的變化,懸滴法可方便地用于測(cè)定表(界)面張力。編輯本段1.4滴體積法當(dāng)一滴液體從毛細(xì)管滴頭滴下時(shí),液滴的重力與液滴的表面張力以及滴頭的大小有關(guān)。Tate首先提出了表示液滴重力(mg)的簡(jiǎn)單關(guān)系式:mg=2πrγ,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,實(shí)際體積比按式(7)式計(jì)算的體積小得多。因此Harkins就引入了校正因子\o"查看圖片",則更精確的表面張力可以表示為:\o"查看圖片"其中m為液滴的質(zhì)量,V為液滴體積,f為校正因子,可查表得到[16,23]。只要測(cè)出數(shù)滴液體的體積,利用(13)式就可計(jì)算出該液體的表面張力。編輯本段1.5.1最大氣泡壓力法若在密度為ρ的液體中,插入一個(gè)半徑為r的毛細(xì)管,深度為t,經(jīng)毛細(xì)管吹入一極小的氣泡,其半徑恰好與毛細(xì)管半徑相等。此刻,氣泡內(nèi)壓力最大。根據(jù)拉普拉斯公式,氣泡最大壓力為：\o"查看圖片"編輯本段1.5.2差分最大氣泡壓力法差分最大氣泡壓力法最早是由Sugden于1921年提出來的并提出計(jì)算公式,后經(jīng)過Cuny和Wolf等的不斷改進(jìn),原理是:兩個(gè)同質(zhì)異徑的毛細(xì)管插入被測(cè)液體中,氣泡從毛細(xì)管中通過后到達(dá)液體中,測(cè)量?jī)蓚€(gè)毛細(xì)管中氣泡的最大壓力p1和p2,表面張力是壓差的函數(shù),計(jì)算公式為：\o"查看圖片"編輯本段具體試驗(yàn)舉例：液體的表面張力是表征液體性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)．測(cè)量液體的表面張力系數(shù)有多種方法，拉脫法是測(cè)量液體表面張力系數(shù)常用的方法之一．該方法的特點(diǎn)是，用秤量?jī)x器直接測(cè)量液體的表面張力，測(cè)量方法直觀，概念清楚．用拉脫法測(cè)量液體表面張力，對(duì)測(cè)量力的儀器要求較高，由于用拉脫法測(cè)量液體表面的張力約在1×10-3～1×10-2N之間，因此需要有一種量程范圍較小，靈敏度高，且穩(wěn)定性好的測(cè)量力的儀器．近年來，新發(fā)展的硅壓阻式力敏傳感器張力測(cè)定儀正好能滿足測(cè)量液體表面張力的需要，它比傳統(tǒng)的焦利秤、扭秤等靈敏度高，穩(wěn)定性好，且可數(shù)字信號(hào)顯示，利于計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量，為了能對(duì)各類液體的表面張力系數(shù)的不同有深刻的理解，在對(duì)水進(jìn)行測(cè)量以后，再對(duì)不同濃度的酒精溶液進(jìn)行測(cè)量，這樣可以明顯觀察到表面張力系數(shù)隨液體濃度的變化而變化的現(xiàn)象，從而對(duì)這個(gè)概念加深理解。[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1．用拉脫法測(cè)量室溫下液體的表面張力系數(shù)2．學(xué)習(xí)力敏傳感器的定標(biāo)方法[實(shí)驗(yàn)原理]測(cè)量一個(gè)已知周長(zhǎng)的金屬片從待測(cè)液體表面脫離時(shí)需要的力，求得該液體表面張力系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法稱為拉脫法．若金屬片為環(huán)狀吊片時(shí)，考慮一級(jí)近似，可以認(rèn)為脫離力為表面張力系數(shù)乘上脫離表面的周長(zhǎng)，即F=α·π(D1十D2)（1）式中，F(xiàn)為脫離力，D1，D2分別為圓環(huán)的外徑和內(nèi)徑，α為液體的表面張力系數(shù)．硅壓阻式力敏傳感器由彈性梁和貼在梁上的傳感器芯片組成，其中芯片由四個(gè)硅擴(kuò)散電阻集成一個(gè)非平衡電橋，當(dāng)外界壓力作用于金屬梁時(shí)，在壓力作用下，電橋失去平衡，此時(shí)將有電壓信號(hào)輸出，輸出電壓大小與所加外力成正此，即△U=KF（2）式中，F(xiàn)為外力的大小，K為硅壓阻式力敏傳感器的靈敏度，△U為傳感器輸出電壓的大小。[實(shí)驗(yàn)裝置]圖14-1為實(shí)驗(yàn)裝置圖,其中,液體表面張力測(cè)定儀包括硅擴(kuò)散電阻非平衡電橋的電源和測(cè)量電橋失去平衡時(shí)輸出電壓大小的數(shù)字電壓表．其他裝置包括鐵架臺(tái),微調(diào)升降臺(tái),裝有力敏傳感器的固定桿,盛液體的玻璃皿和圓環(huán)形吊片,實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)環(huán)的直徑在3cm附近而液體和金屬環(huán)接觸的接觸角近似為零時(shí).運(yùn)用公式(1)測(cè)量各種液體的表面張力系數(shù)的結(jié)果較為正確。圖14-1液體表面張力測(cè)定裝置[實(shí)驗(yàn)內(nèi)容]一、必做部分1、力敏傳感器的定標(biāo)每個(gè)力敏傳感器的靈敏度都有所不同，在實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先將其定標(biāo)，步驟如下：打開儀器地電源開關(guān)，將儀器預(yù)熱。（2）在傳感器梁端頭小鉤中，掛上砝碼盤，調(diào)節(jié)電子組合儀上的補(bǔ)償電壓旋鈕，使數(shù)字電壓表顯示為零。（3）在砝碼盤上分別如0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g等質(zhì)量的砝碼，記錄相應(yīng)這些砝碼力F作用下，數(shù)字電壓表的讀數(shù)值U.(4)用最小二乘法作直線擬合,求出傳感器靈敏度K.2、環(huán)的測(cè)量與清潔（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬圓環(huán)的外徑D1和內(nèi)徑D2（關(guān)于游標(biāo)卡尺的使用方法請(qǐng)閱實(shí)驗(yàn)1）（2）環(huán)的表面狀況與測(cè)量結(jié)果有很大的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將金屬環(huán)狀吊片在NaOH溶液中浸泡20－30秒，然后用凈水洗凈。3、液體的表面張力系數(shù)（1）將金屬環(huán)狀吊片掛在傳感器的小鉤上，調(diào)節(jié)升降臺(tái)，將液體升至靠近環(huán)片的下沿，觀察環(huán)狀吊片下沿與待測(cè)液面是否平行，如果不平行，將金屬環(huán)狀片取下后，調(diào)節(jié)吊片上的細(xì)絲，使吊片與待測(cè)液面平行。（2）調(diào)節(jié)容器下的升降臺(tái)，使其漸漸上升，將環(huán)片的下沿部分全部浸沒于待測(cè)液體，然后反向調(diào)節(jié)升降臺(tái)，使液面逐漸下降，這時(shí)，金屬環(huán)片和液面間形成一環(huán)形液膜，繼續(xù)下降液面，測(cè)出環(huán)形液膜即將拉斷前一瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)值U1和液膜拉斷后一瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)值U2。△U=U1-U2（3）將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代人公式（2）和（1），求出液體的表面張力系數(shù)，并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。二、選做部分測(cè)出其他待測(cè)液體，如酒精、乙醚、丙酮等在不同濃泄勁時(shí)的表面張力系數(shù)三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和記錄1、傳感器靈敏度的測(cè)量表14-1砝碼/g0.5001.0001.5002.0002.5003.000電壓/mV經(jīng)最小二乘法擬合得K=_______mV/N,擬合的線性相關(guān)系數(shù)r=__________2、水的表面張力系數(shù)的測(cè)量金屬環(huán)外徑D1=_________cm,內(nèi)徑D2=_______cm,水的溫度：θ=________τ.表14-2編號(hào)U1/mVU2/mV△U/mVF/Nα/N·mˉ112345平均值：α=_______N/m附：水的表面張力系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值：水溫t/℃1015202530α/N.m-10.074220.073220.072250.071790.07118擴(kuò)展閱讀：1/question/13497973.html?si=12/question/14996818.html?si=9人生道

什么是回到原點(diǎn)？對(duì)世界、對(duì)國(guó)家、對(duì)社會(huì)、對(duì)企業(yè)來說，原點(diǎn)各不同，對(duì)于每一個(gè)人，高總給我們的答案是和諧快樂。和諧快樂是什么？正如什么是幸福一樣，這是個(gè)見仁見智的問題，100個(gè)人也許會(huì)有100種答案，權(quán)利？財(cái)富？家庭？健康？安居樂業(yè)？也許只是溫飽，也許還要N種的組合。但我覺得，任何有形之物都不足以去衡量，和諧快樂是一種無形的境界，是人的一種身心感受，這可以是我們的一種追求，但要用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)去評(píng)判的話，也許是沒有標(biāo)準(zhǔn)答案的。但我認(rèn)為要激發(fā)這種感受，卻有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是需求的滿足，知足而后樂。這里講的是人的一種廣義的需求，不等于欲望，更不是貪欲，它也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止馬斯洛需求理論中的五個(gè)層次的內(nèi)容，它是人的一種普遍存在。這種需求不代表自私，因?yàn)樾枨髮?shí)現(xiàn)可能于己于人都有利，也可能于人有利于己卻不利，還可以是忘我的，或者是超越人本身個(gè)體的存在，戰(zhàn)斗英雄為了革命犧牲了人本身最基本的需求——生命，但是卻滿足了他為了實(shí)現(xiàn)革命勝利而奉獻(xiàn)的需求。需求存在于人的生理、心理或精神上的各個(gè)層面。可以說人從出生到歸于自然（對(duì)宗教來講是天堂或地獄），這期間充滿了各種各樣的無論是本能還是能動(dòng)性的需求。需求甚至是激發(fā)人生進(jìn)程的一種驅(qū)動(dòng)力。前任惠普CEO孫振耀在他的退休感言中說到，人的一生是由他無數(shù)個(gè)包含今天吃什么、穿什么、幾點(diǎn)起床等等這些選擇加起來造就的，當(dāng)然這里也包含許多個(gè)人生轉(zhuǎn)折點(diǎn)那樣的重大的選擇，那么是什么促成了人的這些大大小小的選擇呢？核心就是你有什么樣的需求，不排除是別人的需求讓自己身不由己。需求可以是一個(gè)人本有的，也可以是受環(huán)境（社會(huì)和自然）影響造成的，還可以被人為引導(dǎo)和創(chuàng)造出來。所以一個(gè)人的需求有很多種，其中有一些是一個(gè)人畢生的追求所在，這個(gè)就可能會(huì)造就每個(gè)人不同的一生。

最近看了一部電影叫做《一球成名》，乍一看貌似講勵(lì)志的，其實(shí)主題是在講光環(huán)閃耀背后的生命，友情、愛情和親情，這些是主人公在經(jīng)歷荒誕、放蕩不羈、拼命追求名利和痛失好友之后的領(lǐng)悟。許多電影都是如此，《新少林寺》中的主人公的頓悟，同樣是在經(jīng)歷血雨腥風(fēng)般的爭(zhēng)名奪利，卻落得家敗人亡后的回歸。電影其實(shí)是在闡述，他們?cè)诮?jīng)歷曲線后再回到原點(diǎn)，找到了自我的所在。但也有許多人為了名、利、權(quán)、錢去窮盡一生追逐，到死的那一刻什么都有的時(shí)候，卻會(huì)悔恨終生，說自己失去了很多，沒有找到自己的人生。其實(shí)大部分人都并未找到自我，尤其是在現(xiàn)在這個(gè)復(fù)雜而動(dòng)蕩的社會(huì)；或者是已找到卻已經(jīng)身不由己，也可能是沒有勇氣走下去。這些人所追逐的其實(shí)就不是自己真正的需求所在，他們對(duì)自己需求的認(rèn)知是偏向的，越不正確的需求，得到越多則會(huì)越不開心快樂。也可以說是沒有找到自己的人生道。更少有人從一開始就知道自己的道所在，并且可以真正的去踐行，而這種人就會(huì)實(shí)現(xiàn)自己的和諧快樂。如果這種人的道在天下，而且真的是天下所需要的道，他把道布到人間，教人去崇尚真善美，那么他就是圣人。可惜，現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)造就不出圣人。許多的不快樂都是源于不滿足，不滿足是因?yàn)椴恢雷约旱降仔枰裁矗瑢?duì)我們來說，要達(dá)到真正的和諧快樂，必須是要找到屬于自己的人生道。否則，可能一世迷糊，到頭悔恨。

那什么是一個(gè)人的道呢？道是本原！那什么是本原呢？事務(wù)本來的面目和規(guī)律！對(duì)一個(gè)人來講，就是自己最真實(shí)狀態(tài)下的所需、所愛、所想，而且要加上正確和適合。真實(shí)狀態(tài)，就是認(rèn)清并且能面對(duì)自己；所謂正確就是有道義，不是違法犯罪或異想天開；所謂適合是指在考慮人本身及周圍環(huán)境的條件下是可以實(shí)現(xiàn)的，并且是真的可以讓人身心愉悅，知足而樂。其實(shí)，要實(shí)現(xiàn)這些真的很難，但我們可以有一顆尋道之心。首先就是要認(rèn)識(shí)自我。認(rèn)識(shí)自我并不代表是將眼光和思維局限于自身，它是把自己放到所在的群體、社會(huì)、國(guó)家甚至是世界、宇宙的一個(gè)過程。將我們置身其中，才能更好的認(rèn)識(shí)自己。人有兩個(gè)面目，一個(gè)是五官，一個(gè)在心靈，五官?zèng)Q定人的外在形象，心靈決定人的內(nèi)在形象。與自己的內(nèi)心對(duì)話，你才能看清你心靈的樣子。知道了自己，才能知道自己正確的核心需求在哪里，就是你到底是最想要什么？這對(duì)不同的人，或者是同一個(gè)人在不同階段都是不一樣的。是家庭，事業(yè)，權(quán)利，名聲，愛情，還是金錢，還只是愛好、夢(mèng)想或者是信仰，也可能僅僅是生存，或者是兼得。但對(duì)剛?cè)肷鐣?huì)的人來說，至少要有一些偏向。如果是想早點(diǎn)安家，小規(guī)模的宜居城市和穩(wěn)定的工作會(huì)是不錯(cuò)的選擇，沒有高房?jī)r(jià)、物價(jià)、擁堵交通、快節(jié)奏生活、高壓職場(chǎng)等等帶來的壓力，但同時(shí)你也會(huì)失去在大城市里相對(duì)更多更好的職場(chǎng)機(jī)會(huì)，還有這里的人文、視野、品味、更現(xiàn)代的生活方式，還有大城市里的種種精彩都會(huì)與你無緣，不過對(duì)于安享小城情調(diào)的人來說，這些都不是需求所在，因此也就沒有誘惑力。對(duì)他們來說，家庭和生活可能會(huì)是主需求點(diǎn)。反之，對(duì)于一心發(fā)展事業(yè)的年輕人來說，大城市則無論是歸宿還是過程都是值得去經(jīng)歷的。另外，不安居一隅，讓自己飄也是一種生活方式，雖然軀體沒有安定，但心是定的就能滿足。從職業(yè)定位來講，我們同樣需要知道自己需要什么，而且從進(jìn)入社會(huì)之前就必須思考這個(gè)問題，縱然可能會(huì)是朦朧的。想要每天十分規(guī)律，一下班就按時(shí)回家，那就別做銷售，別去創(chuàng)業(yè)，也別想著要晉升多高的職位；喜歡身處人群中央，那就別從事身居辦公室的工作；熱愛政治，喜歡角逐權(quán)力場(chǎng)，或者只是看中吃皇糧的穩(wěn)定和福利的優(yōu)厚，那么別想了，公務(wù)員會(huì)是不二選擇；國(guó)企、民企、外企樣樣都有它的優(yōu)勢(shì)所在，關(guān)鍵在于它的優(yōu)勢(shì)到底是不是你訴諸的需求。但如果，你真的是一個(gè)追夢(mèng)的人，那就不能瞻前顧后，必須勇敢地踏入尋夢(mèng)的旅程，縱然不是所有人的夢(mèng)想都能實(shí)現(xiàn)，但最起碼你走了這一步，以后再回首不會(huì)讓你悔恨，否則帶著夢(mèng)想到人生結(jié)束那一刻，恐怕人世間最大遺憾莫過如此。

去了解你的需求所在，哪怕朦朧都好，朦朧就總會(huì)有清晰的一天，否則人的一生將會(huì)是渾噩的一生，連朦朧都不會(huì)有。知道了想要什么，才能知道自己該如何去做，這就是人生的