表面张力的测定(I)

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1、表面张力的测定最大气泡压力法、滴重法、毛细管升高法胡刚田雄王文熙摘要：利用已知蒸馏水的表面张力，通过最大气泡压力法、滴重法、毛细管升高法测定十二烷基硫酸钠的表面张力。实验原理1.最大气泡压力法测定表面张力（装置如下图所示）：其中，B是管端为毛细管的玻璃管，与液面相切。毛细管中大气压为P0。试管A中气压为P，当打开活塞E时，C中的水流出，体系压力P逐渐减小，逐渐把毛细管液面压至管口，形成气泡。当气泡在毛细管口逐渐长大时，其曲率半径逐渐变小，气泡达最大时便会破裂。此时气泡的曲率半径最小，即等于毛细管半径r，气泡承受的压力差也最大△P=P0-P=2γ/r此压力差可由压力计D读出，

2、故γ=r△P/2若用同一支毛细管测两种不同液体，其表面张力分别为γ1、γ2，压力计测得压力差分别为△P1、△P2则：γ1/γ2=△P1/△P2若其中一种液体的γ已知，例如水，则另一种液体的表面张力可由上式求得。2．毛细管身升高法（装置如下图所示）：当一根洁净的，无油脂的毛细管浸进液体，液体在毛细管内升高到h高度。在平衡时，毛细管中液柱重量与表面张力关系为：2πσrcosθ=πr2gdhσ=gdhr/2cosθ（1）如果液体对玻璃润湿，θ=0，cosθ=1（对于很多液体是这样情况），则：σ=gdhr/2（2）式中σ为表面张力；g为重力加速度；d为液体密度；r为毛细管半径。上式

3、忽略了液体弯月面。如果弯月面很小，可以考虑为半球形，则体积应为：πr3-2/3πr3=1/3πr3从（2）可得：σ=gdr/2（h+1/3r）（3）更精确些，可假定弯月面为一椭圆球。（3）式应变为：σ=gdhr/2（1+1/3（r/h）-0.1288（r/h）2+0.1312（r/h）3）（4）3.滴重法（装置如下图所示）从图中可看出，当达到平衡时，从外半径为r的毛细管滴下的液体重量应等于毛细管周边乘以表面张力，即：mg=2πσr（5）式中m为液滴质量；r为毛细管外半径；σ为表面张力；g为重力加速度。事实上，滴下来的仅仅是液滴的一部分。因此（5）式中给出的液滴是理想液滴。经

4、实验证明，滴下来的液滴大小是v/r3的函数，即由f（v/r3）所决定（其中v是液滴体积）。（5）式变为mg=2πσrf（v/r3）（6）σ＝mg/(2πσf（v/r3）)=Fmg/r(7)式(7)中的F是校正因子。如果测得滴下液滴体积及毛细管外径，就可从表中查出校正因子F的数值。二、仪器和试剂：表面张力测定装置一套；洗耳球一个；5ｍL、2ｍL移液管各一支；8个25ｍL容量瓶；无水乙醇，正丁醇，环己烷。约25厘米长、0.2毫米直径的毛细管；读数显微镜；小试管；250C恒温槽。毛细管（末端磨平）；称量瓶。三、实验步骤（一）毛细管升高法：1.将毛细管洗净、干燥，于小试管中倾入被测

5、液，按图装好。将毛细管与液面相切，待毛细管中液体升高后，使试管内外压力相等。待液体回到平衡位置，测量其高度h。重复几次取平均值。2.高度h测定后，可用下述方法测定毛细管半径：用已知表面张力的液体测定毛细管升高h。然后利用（2）或（3）、(4)式计算出毛细管半径r。（二）滴重法：1.一次滴3滴溶液与小烧杯中，称其重量，去平均值。2.从液滴重量及液体密度计算滴下液滴体积。然后求出v/r3数值，从表中查出校正因子F数值。根据（7）式求出表面张力。四、注意事项：1.打开滴液漏斗的活塞时要求使气泡尽可能慢的鼓出。2.毛细管要求出泡均匀，内径不可太粗，否则误差太大。毛细管头部必须平整光

6、滑，不沾油污，以免出泡不均匀。3.测定表面应放掉一些气泡后，才读出最大压力差，不能让泡沫在液面上过多堆活性剂溶液时，溶液要沿管壁慢慢加入，防止大量气泡。测定时也积影响溶液和形成的压力差。4.仪器系统不能漏气。5.毛细管必须干净，保持垂直，其管口刚好与液面相切．每次测量前用待测液洗涤毛细管，保持毛细管与样品管所测液浓度一致。6.读取压力计的压差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差。7.用吸耳球洗毛细管时，要打开活塞。五、数据处理：1.查出实验温度下水的表面张力，求出各溶液浓度的表面张力值并列出实验数据(如下表):实验温度t＝23.5oc,其对应的蒸馏水的表面张力为:σ=7.22

7、8X10-2N/m(1).最大泡压法压力差/Kpa平均压力差/Kpa表面张力/N/m蒸馏水-0.745-0.740-0.744-0.7430.0723十二烷基硫酸钠-0.374-0.373-0.374-0.3740.0362、毛细管升高法毛细管1上升高度/cm毛细管2上升高度/cm表面张力/N/m密度/g/ml毛细管1半径r1/mm毛细管2半径r2/mm蒸馏水2.4063.400.07210.6130.43十二烷基硫酸钠2.283.060.03150.0068333.滴重法3滴重量/g每滴重量/g毛细管半径/mm表