液体表面张力系数的测定.ppt

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1、拉脱法测定液体的表面张力系数实验目的实验原理实验内容注意事项思考题仪器简介1.学习焦利秤测量微小力的原理和方法。2.了解液体表面的性质，测定液体的表面张力系数。【实验目的】焦利秤实际上是一种用于测微小力的精细弹簧秤。结构如右图，金属管B垂直竖立在三角底座上，带有毫米标尺的圆柱A套在金属套管内。在金属管B的上端固定有副尺H，圆柱A顶端伸出的支臂上挂一锥形弹簧S。转动旋钮G可使圆柱A上下移动，因而也就调节了弹簧S的升降。弹簧上升或下降的距离由主尺（圆柱A）和副尺H来确定。【仪器简介】D为固定在金属支架上一侧刻有半圆形刻线S2的玻璃圆筒，C为挂在弹簧S下端的两头带钩

2、的小平面镜，镜面上有一刻线S1。实验时，使S1、S2及S2在小平面镜中的象S2´三者始终重合，简称“三线对齐”。用这种方法可保证弹簧下端的位置是固定的，加负载后向上拉动弹簧确定伸长值。根据伸长值和弹簧倔强系数确定外力大小。E为平台，转动其下端的螺钉F时平台E可升降。【实验原理】钢针、硬币等物能漂在洁净的水表面，清晨小草叶上的露水通常收缩成小球形状。这些现象提示，液体表面（液气交界面）好比一层紧绷的薄膜，有自然收缩趋势，从而导致表面张力现象。用分子论观点看，液体表面层(约10-8cm)分子所处的环境跟液体内部的分子不同。在液体内部，分子比较密集，且受周围分子的作

3、用力的矢量和为零．而处于液体表面层的分子，一方面有被吸引入液体内部的趋势，另一方面因为处于一边是液态（水）一边是气态（空气）的环境，表面层内分子比较稀疏而微观相互吸引，宏观上就呈现出表面张力现象。1.表面张力在液体与固体接触处，若固体和液体分子间的吸引力大于液体分子间的吸引力，液体就会沿固体表面扩张，形成薄膜附着在固体上，这就是浸润；反之，若固体和液体分子间的吸引力小于液体分子间的吸引力，液体就不会沿固体表面扩张，不附着在固体上，这种现象称为不浸润。2.浸润与不浸润现象3.表面张力系数想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线两旁的液膜以一定的拉力相互作用。

4、拉力f存在于表面层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度L成正比，即f＝αL式中α称为表面张力系数，它等于沿液面作用在分界线单位长度上的表面张力,其单位为N·m-1。它的大小与液体的成分、纯度、浓度以及温度有关。如图所示：将一表面洁净的∏型细金属丝框浸入被测液体内，然后缓缓拉起金属丝框，可看到金属丝带起一层液膜，与此同时弹簧被拉长。液膜拉起过程中接触角θ逐渐减小而趋向于零，当薄膜刚好破裂时，表面张力的方向垂直向下。设Π形框长为l、直径为d，脱离液体前各力平衡的条件为式中F是将Π形框拉出液面所施外力；mg为Π形框和它所沾附的液体的总重量。由于表面张力与接触面的周长

5、2(l+d)成正比，故有式中比例系数为表面张力系数。在液膜破裂瞬间弹簧所受的力，(3)(2)所以(1)要测，只要测出k、l、d、ΔL即可。f=F-mg=kΔL(4)1.测量弹簧的倔强系数k：① 挂好弹簧、小镜子及砝码盘，调节“三线对齐”。记录游标零线所指示的主尺上的读数。②依次在砝码盘中加入1.0g的砝码，共5个，每次“三线对齐”，记下标尺上相应读数(加6g的读数仅供参考)，然后再逐次取出1.0g的砝码，记下标尺上相应的读数。求出相同拉力下读数的平均值。【实验内容】数据记录表1测定弹簧劲度系数k序号砝码重量（g）增重Si(×10-3kg)减重Si’(×10-3

6、kg)平均(×10-3kg)△S＝Sī+3-Sī(×10-3m)10.0021.0032.0043.0054.00.65.00k=f/S2.测量ΔL把∏型框挂在平面镜下端的挂钩上。烧杯盛适当的水，放在平台上。调节∏型框缓慢下降，使∏型框的横边恰好处于液面位置，“三线对齐”，记下标尺读数s0。然后一只手慢慢调节平台下的螺丝使烧杯慢慢下降，另一只手慢慢调节手轮，弹簧被拉长，在这一过程中要求保持“三线对齐”，直至水膜恰好破裂为止。记下标尺上的刻度si，ΔL=si¯s0，反复测量五次。【实验内容】数据记录表2测定液体表面张力系数金属丝框宽度L=；实验温度t=液体次数

7、金属丝框未浸入液体时焦利氏秤读数S0/m金属丝框刚好脱离液面时焦利氏秤读数Si/m差值S-S0/m表面张力系数=kS/2L/N·m-1表面张力系数平均值/N·m-1水123453.测量l:把∏型框取下，用游标卡尺测量其长度，反复测五次。4.测量d:把∏型框取下，用螺旋测微器测量其细丝直径，反复测五次。【实验内容】5、数据处理(1)逐差法计算、¯，并计算;(2)逐差法计算,并计算;(3)计算、，并计算、；(4)计算及，并将结果表示成N12345678910xix1x2x3x4x5x6x7x8x9x10使用条件：等间隔、线性变化的测量数据。优点是：充分利用各个

8、测量数据，减小测量误差和扩大测量范围。