【精品】论文王

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1、陕筋理工摩院ShaanxiUniversityofTechnology液体表面张力系数的影响因素作者：刘攀王文强李霞高起飞（陕西理工学院（物理与电信工程学院）物理学专业，陕西汉中指导教师：郭颖发题日期：2012年10月16日完成日期:2012年10月25日题目液体表面张力系数与液体浓度和液体温度的关系题目类型：理论研究【扌商要】液体表面张力系数是表征表面张力大小的重要物理量，用拉脱法测定表面张力系数，找出不同食盐的浓度，不同温度变化是如何影响液体表面张力系数的。【关键词】杂质；温度浓度；实验;表面张力是液

2、体表面的重要特性，它类似于固体内部的拉伸应力，这种应力存在于极薄的表面层内，是液体表面层内分子力作用的结果。液体表面层的分子有从液面挤入液内的趋势，从而使液体有尽量缩小其表面的趋势，整个液面如同一张拉紧了的弹性薄膜，我们把这种沿着液体表面，使液面收缩的力称为表面张力。作用于液面单位长度上的表面张力，称为液体的表面张力系数，测定液体表面张力系数的方法有:拉脱法、毛细管法、最大气泡压力法等。本实验采用拉脱法测定表面张力系数。1•导语假设液体表面附近分子的密度和内部一样，它们的间距人体上在势能曲线的最低点，即相

3、互处在平衡的位置上。山图（1）可以看出，分子间的距离从平衡位置拉开时，分子间的吸引力先加大后减小，在这儿只涉及到吸引力加大的一段，如图（2）所示，设想内部某子A欲向表面迁徙,它必须排开分子1、2,并克服两侧分子3、4和后面分子5对它的吸引力。U(x)图1.1用势能的概念来说明，就是它处在图（3）左边的势阱中，需要有大小为E"的激活能才能越过势垒，跑到表血去。然而表血某个分子〃要想挤向内部，它只需排开分子1'、2和克服两侧分子3'、4的吸引力即可，后面没有分子拉它。所以它所处的势阱（图（3）中右边的■那个）

4、较浅，只要较小的激活能E"就可越过势金，潜入液体内部。这样一来，由于表面分子向内扩散比内部分子向表而扩散來得容易，表而分子会变得稀疏了，其后果是它们之间的距离从平衡位置稍为拉开了一些，于是相互之间产生的吸引力加人了，这就是图（3）右边所示的情况。此时分子〃需克服分子3'4对它的吸引力比刚才大，从而它的势阱也变深了，直到E"变得和—样时，内外扩散达到平衡。所以在平衡状态下液体表面层内的分子略为稀疏，分子间茨比平衡位置稍大，在它们Z间存在切向的吸引力。这便是表而张力的由来。在刚才的讨论中未考虑液而外是否有气体

5、。如果有，则分子B背后有气体的分子拉它，这显然会使上述差距减小，从而减小表血张力。事实也确实如此。如果液血外只是它的饱和蒸气，当温度逐步上升到临界点时，饱和蒸气的密度增到与液态的密度相等，液血两侧的不对称性消失，表血张力也就消失了。［子扩訥等效势能图(3)图1.22.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。这种沿着表而的、收缩液而的力称之为表而张力。测量表ini张力系数的常用方法：拉脱法、毛细管升窩法和液滴测重法等。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

6、的弹性形变(仲氏或扭转)来量度力的人小。液体表血层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。液体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。rh于液体上方的气彖层的分子很少,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。这个力垂直于液血并指向液体内部。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。假如在液体中浸入一块薄钢片，则钢片表血附近的液血将高于其它处的，如图1所示。由于液血收缩而产牛的沿切线方向的力Ft称Z为表血张力，角e称Z

7、为接触角。当缓缓拉出钢片时，接触角e逐渐的减小而趋于零，因此Ft方向垂直向卜：在钢片脱离液体前诸力平衡的条件为F=mg+Ft(1)其中F是将薄钢片拉岀液面的时所施加的外力，mg为薄钢片和它所沾附的液体的总亜量。表面张力Ft与接触面的周长21(L=2(l+d)“)成正比,故有Ft=crf，式中比例系数a称之为表而张力系数，数值上等于作用在液体表而单位长度上的力。将Ft代入式（1）中得3.实验的研究内容3.1按右图安装各附件。调节R,是金属套管保持垂直。当小镜沿竖直方向上下振动时,不与玻璃管内壁摩擦。测定弹簧

8、的倔强系数K：用银子依次夹0.2xlO~3kg祛码放入秤盘内，转动升降钮G,使小镜与玻璃管横刻线及像三线对齐，分别记下米尺与游码上的读数L0,LpL2-...3.2再依次从秤盘中取走---kg祛码，记下读数I.。，—，1辺…•…将数据填入表中，分别求出加重和减重的读数平均值L°,L],L2用逐差法求出弹簧的倔强系数K值。3.3测定水的表回张力系数。门形丝干燥后挂于小钩上，转动升降钮G使三线对齐，记下此时读数一观察液膜的形成过程