液体表面张力系数的测定报告模板

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1、液体表面张力系数的测定实验报告模板【实验目的】1．了解水的表面性质，用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。2．学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。【实验仪器】焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，水，游标卡尺等。【实验原理】液体具有尽量缩小其表面的趋势，好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力。测量表面张力系数的常用方法：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。此试验中采用了拉脱法。拉脱法是直接测定法，通常采用物体的弹性形变（伸长或扭转）来量度力的大小。液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。液体

2、内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围，他所受到的周围分子合力为零。由于液体上方的气象层的分子很少，表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零。这个力垂直于液面并指向液体内部。所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使得液体表面自然收缩，直到处于动态平衡。表面张力f与线段长度L成正比。即有：f=αL（1）比例系数α称为液体表面张力系数，其单位为Ｎm-1。将一表面洁净的长为L、宽为d的矩形金属片（或金属丝）竖直浸入水中，然后慢慢提起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有 F=mg+f（2）式中F为把

3、金属片拉出液面时所用的力；mg为金属片和带起的水膜的总重量；f为表面张力。此时，f与接触面的周围边界2（L＋d）,代入（2）式中可得α=F−mg2(L+d)本实验用金属圆环代替金属片，则有α=F−mgπ(d1+d2)式中d1、d2分别为圆环的内外直径。【实验步骤】1．调“三线对齐”2．测量弹簧的倔强系数K3．测（F－mg）值。F−mg=f=K∆S代入得Kα=∆Sπ(d+d)124．用卡尺测出d1、d2值，将数据即可算出水的α值。5.再记录室温，可查出此温度下蒸馏水的标准值α，并做比较。四、强调注意事项:1．由于杂质和油污可使水的表面张力显著

4、减小，所以务必使蒸馏水、烧杯、金属片保持洁净。2．清洁后的用具，切勿用手触摸，应有镊子取出或存放。3．测量S时要避免水膜提前破裂，否则实验误差较大，其中引起水膜提前破裂的因素有：桌面的震动，空气的流动，金属圆环底部不水平等。【数据处理】1.用逐差法计算弹簧的倔强系数（实验温度：180C）砝码数增重读数(mm)减重读数(mm)平均数(mm)(mm)0246.82246.32246.5749.561255.78254.82255.0550.002264.62264.44264.6150.603275.44275.32275.3850.69428

5、4.32285.42284.8749.955296.44295.82296.13     6305.22304.88305.057315.24315.18315.218326.32325.82326.079334.52335.12334.8250.16=0.9760.4850.584=0.02mm=0.560=0.0102．计算液体表面张力次数初始位置S0(mm)水膜破裂时读数Si(mm)ΔS=Si－S0(mm)(mm)1245.60247.762.162.052238.82240.701.883231.62233.842.224224.4

6、2226.562.145217.48219.321.840.1880.2260.02mm=0.2263.金属环外、内直径的测量(本实验直接给学生结果)平均值(mm)d1 34.92d2 33.120.0093．计算表面张力系数及不确定度0.4624.表面张力系数的理论值：0.0728【误差分析】1.定标时砝码盘摇晃，会使传感器受到大于砝码盘（含砝码）重力的力的作用，这会导致测得的电压值偏大，致使定标获得的k过大，导致最后求得的结果偏小2.如果吊环不水平，则会导致水面在下降过程中，水膜并不是同时破裂，实际作用于吊环的水膜长度只是吊环周长的一小

7、部分，这会会导致最后求得的结果偏小3.测定仪测量电压值并不是连续的，需要一定的时间来进行反应，若在水膜即将破裂时水面下降过快，传感器尚未显示出实际的最大电压值，吊环就已经脱离水面。这样会导致所测得的张力过小，从而导致求得的系数过小；【思考题】1.用焦利称测量微小力的依据是什么？答：如果我们在砝码托盘上加X克砝码,弹簧伸长了某一长度,细金属杆上镜中的标线即向下移动,此时三线不再重合.转动旋钮使管向上移动,因而细金属杆也随之向上移动.当三线又重合时,在管及管的游标上可读出第二个读数,该读数与第一个读数这差就是弹簧在增加X克重量时所伸长的长度.2

8、．金属圆环浸入水中，然后轻轻提起到底面与水面相平时，试分析金属圆环在竖直方向的受力。答：竖直向下的重力，液体表面张力沿竖直方向向下的分力，弹簧拉力3．分析（2）式成立的条件，实验