实验D-9 液体的表面张力测定(滴重法).doc

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1、实验D-13滴重法测定液体的表面张力实验目的用滴重法测量液体的表面张力，学会用校正因子表，迭代计算毛细管的半径。实验原理当液体在滴重计(滴重计市售商品名屈氏粘力管)口悬挂尚未下滴时：r：若液体润湿毛细管时为外半径，若不润湿时应使用内半径。s:液体的表面张力。m：液滴质量(一滴液体)。g；重力加速度，当采用厘米.克.秒制时为981cm／S2但从实际观察可知，测量时液滴并未全部落下，有部分收缩回去，故需对上式进行校正：m’为滴下的每滴液体质量(用分析天平称量)。f称为哈金斯校正因子，它是r／v1/3的函数

2、；v是每滴液体的体积；可由每滴液体的质量除液体密度得到。在上式中r和f是未知数，可采用已知表面张力的液体（如蒸馏水）做实验，采用迭代法得到：设每滴水质量为m’，体积为v；先用游标卡尺量出滴重计管端的外直径D；可得半径r0；用r0作初值；求得r0/v1/3；查哈金斯校正因子表（插值法）得f1；用水的表面张力s和f1代入；求的第一次迭代结果r1；再由r1/v1/3查表得f2；再代入：求得第二次迭代值r2，同法再由r2/v1/3代入查表求f3，这样反复迭代直至相邻两次迭代值的相对误差：┃（ri-1-ri）/

3、ri┃≤eps（eps表示所需精度，如1‰）这时的r就是要求的结果，记录贴在滴重管上的标签上，半径就标定好了。求得半径r后，对待测液体只要测得每滴样品重和密度，就可由r/v1/3查表得f；由：就可求得样品的表面张力。哈金斯校正因子表r／V1／3fr／V1／3fr／V1／3f0.000.300.3；0.400.450.500.550.600.650.701.00000.72560.70110.68280.66690.65150.63620.62500.61710.60930.750.390.850.90

4、0.951.001.251.101.151.300.60320.60000.59930.59990.60340.60980.61790.62800.64970.65351.3251.351.301.351.401.451.501.551.600.6560.6520.6400.6230.6030.5930.5670.5510.535纯水的表面张力见最大泡压法实验；水和酒精的密度数据见恒温技术与粘度实验。仪器与药品屈氏粘力管一根。测液体比重用比重瓶一个。游标卡尺一根（公用）。50ml和100ml烧杯各一个

5、。酒精，表面活性剂溶液（每组一个，实验室编好号）。实验步骤1.用游标卡尺测量滴重计的外半径。测量酒精从上刻度到下刻度滴下液滴的总质量W和滴数4n。,算出每滴酒精的重量。2.剩余的酒精倒入回收瓶，烘干滴重计，冷却后同法测量纯水的从上刻度到下刻度的总质量W和滴数n。迭代法求得滴重计的半径。把多余的蒸馏水倒掉，3.把滴重计用待测溶液（样品）荡洗数次后，用此溶液测量从上刻度到下刻度滴下液滴的总质量W和滴数n。计算该待测表面活性剂溶液的表面张力。4.测量此待测溶液的比重（方法见实验后附录中比重瓶法）实验数据处理

6、酒精待测样品（表面活性剂溶液）每滴水重量（克）样品编号每滴酒精重量（克）比重（克/cm3）滴重计校正半径r=（cm）每滴样品重量（克）酒精表面张力s=（dyne/cm）样品表面张力s=（dyne/cm）思考题1．在本实验中，为什么先按排测量酒精，测量后不洗直接烘干，再测纯水。而测表面活性剂水溶液时，只用溶液荡洗而不再烘干。2．用滴重法测量表面张力时为什么要做校正，能否用游标卡尺测量r，直接代入公式计算。3．本方法也能用于测量液液界面张力，请考虑应如何测量。（提示：要考虑浮力影响）附录：(1)常用表面张

7、力测量方法①吊环法（RingMethod）：是厂矿企业常用测试方法。仪器有商品供应，测量的平衡性能不太好，仪器本身缺乏恒温装置，测量结果和其它方法差别较大，其优点是操作简单(因其结构主要是一个扭力天平,见图D13-2和图D13-3)还可以测液一液界面张力，实验时把一个半径r的铂丝制成的环与液面接触后再慢慢上拉。（用样品皿托架下螺旋转动）而形成一个内径R’，外径为R’十2r的环形液柱，R’=R-r。设向上的力为W，当平衡时，W＝2pR's+2p(R'+2r)s因为R＝R’十r故上式可改写为：s=W/（4

8、pR）因为铂丝环悬挂在扭力天平一臂上，所以W大小可以从扭力天平读出，在出厂时，扭力天平刻度盘上已直接标上表面张力量度大小，故可直接读出表面张力大小。②滴重法(dropweightmethod)滴重法是测表面张力的常用方法，图D13-1为商品生产的滴重计(Stalagmometer)。其底部相当光滑平整，该方法如实验数据经过校正，获得表面张力较准确,方法的平衡性能和数据重复性较好。其简化改进法有滴体积法。③吊板法(Wilhelmyplatemethod)吊