试验d-9液体的表面张力测定滴重法

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而张力，学会用校正因子表.迭代il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。?：液体的表而张力。m：液滴质呈：（一滴液体）。g：重力加速度，当采用厘米.克秒制时为981cm / S: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/v13的函数：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

2、知表而张力的液体（如蒸馅水） 做实验，采用迭代法得到：设每滴水质量为体积为X先用游标卡尺量出滴重计管端的外直径D；可得半 径5用“作初值；求得“/ V13：査哈金斯校正因子表（插值法）得打用水的表而张力?和无代入求的第一次迭代结果m再由/严查表得心再代A：2兀” =nrg求得第二次迭代值s同法再由r：/严代入查表求这样反复迭代直至相邻两次迭代值的相对误差：I （厂）/“ | Weps （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，半径就标泄好了。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/ v13查表得由：27npf=mg 就可求得样品的

3、表面张力。哈金斯校正因子表r/V 1/3fr/V 1/30. 61711. 15fr/V 1/3f0. 6098纯水的表面张力见最大泡压法实验；水和酒精的密度数拯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（公用九50“和100迅烧 杯各一个。洒精，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n。，算出每滴酒精的重量。2. 剩余的洒精倒入回收瓶，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。把多余的蒸憾水倒掉，3. 把

4、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no计算该待测表面活性剂溶液的表面张力。4. 测虽此待测溶液的比重（方法见实验后附录中比重瓶法）实验数据处理酒精待测样品（表而活性剂溶液）每滴水重量（克）样品编号每滴酒精重量（克）比重(克/ cm)滴重计校正半径r=(cm)每滴样品重量（克）酒精表而张力? =(dyne/cm)样品表面张力? =(dyne/cm)思考题1. 在本实验中，为什么先按排测疑洒精，测量后不洗直接烘干，再测纯水。而测表而 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

5、代入公式 计算。3. 本方法也能用于测量液液界而张力，请考虑应如何测量。（提示：要考虑浮力彫响） 附录：（1）常用表面张力测重方法 吊环法（Ring Method）：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，英优点是操作简单（因苴 结构主要是一个扭力天平，见图D13-2和图D13-3）还可以测液一液界而张力，实验时把一个 半径r的钳丝制成的环与液而接触后再慢慢上拉。（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二R-c设向上的力为W,当平衡时， W=2?R*? ? 2?（R ? ?r ） ?因为

6、R=R十r故上式可改写为：？二W/ （4?R）因为钳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而张力量度大小，故可直接读出表而张力大小。 滴重法（drop weight method）滴重法是测表而张力的常用方法，图D13-1为商品生产的滴重计（Stalagmometer） o英底部相当光滑平整，该方法如实验数据经过校正,获得表而张力较准确，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。 吊板法（Wilhelmy plate method）吊板法又称吊片法，在文献中也用，其平衡 性能也很好，常用的有ST - 1型表面张力仪。 原理

7、见图D13-4.它的基本结构为在一自动扭 力天平上挂一巳知重量为W的矩形吊板（毛玻 璃制成），设其平行于液面的截而矩形长为x, 宽为y，（y实际上是吊板的厚度），则该矩形 周长为2（x十y）,当平衡时，向上的力设为W，, 则：-W=2（x十y）？ W可从自动扭力 天平上读岀，x, y, w已知，从而可知道？。，实际上从仪器上?读数可直接知道大小，无需作上述计算。不同的吊板可通仪器上的校正旋 扭校正。仪器本身附有超级恒温槽，并可测量接触角和液液界而张力。该方法操作方便，迅速。具体参阅 Adamson *Physical Chemistry of Surface ） 附录：（2）液体和粉末固体的比

8、重测定测左液体密度的主要方法有比重瓶法（或比重管法）、比重天平（又称韦氏天平法）、比重计 法。现分别介绍如下： 比重瓶法（图D13-5）将比重瓶和中间有毛细孔的比重瓶塞依次用洗液和蒸馅水洗干净，烘干在分析天平上 （连瓶塞一起）称重，其重量为时，然后加入纯水（蒸餾水），注意不要有气泡混入，盖上瓶 塞，使水沿毛细管溢出，将比重瓶小心浸入恒温槽中（恒温槽预先调至tC）,约15分钟热 平衡后，取出比重瓶。用滤纸吸干毛细管溢出的液体，并将比重瓶外壁擦干。在分析天平上 称重为町，则水重为W1-W*,将比重瓶中蒸馅水倒掉，烘干，同法加入待测液体，置于恒 温槽中平衡后取岀擦干外壁，称重为W,则待测液体重W-W

9、比重瓶容积为（W1-W ） /d: d,为水在tC时相对于4C水的密度。待测液体在t *C时密度为（W-W* ） / （wl-W*）d? 比巫天平（又称韦氏天平）法。它具有一个标准体积的测锤，浸于液体中获得浮力而使横梁失去平衡，从而迅速测出 液体的密度。它比比重瓶法准确度差，但测定简单快速，英读数也能达小数后4位，测定手 续如下.（a）把天平托架，横梁装好后，将等重磁码挂于横梁右端小钩上，调节水平螺幺幺.，使横 梁与支架指针尖在同一水平线，以示平衡，如调不平衡，先将平衡器小螺钉松开，然后略转 动平衡调节器.直至平衡，然后旋紧宦位螺钉。（b）将等重法码取下，换上整套测锤，此时应保持平衡，但允许有

10、0. 0005的误差存在。 如果天平灵敏度过高，则将灵敏度调节器降低，反之旋高。通常不必进行此项调肖。（c）将待测液体放入玻璃简内，将测锤全部浸入待测液体中央，这时横梁失去平衡，在 横梁V型槽内和小钩上加放各种骑码，使之平衡.从横梁骑码重可知液体密度，由于测锤排 液重5mg,天平祛码共有5g, 500mg, 50mg和5mg四种.，因此将5g確码挂在横梁第十位（小 钩上）则读数为1,骑在第九位上则为0. 9余类推.同样500mg磁码挂在小钩上为，50mg 挂在小钩上为等等，读数时，从骑在各V型槽上舷码读数，则测量结果相应后移一位。 比重计法在工业上常用测定液体密度的方法为比重计法，比重讣有多根

11、一套，每一根比重计上附 有刻度，根据比重大小不同，选择英中一根直接插入液体即可读数，它的误差比前述方法要 大一些。粉末固体密度测量要复杂一点，因颗粒状固体堆起来外观体积（V堆）为颗粒之间的孔隙 （V Q颗粒内部的孔所占体积（V 以及颗粒卄架所具有体积（V Q之和。垂心调节器调节器 托架十V孔十V與因此对质量为m的颗粒状固体，也有三种密度定义：堆密度？ = m/V堆；假密度? = m / （V孔+V Q ；支柱Slnis-fi液体在重天平真密度？t = m/V真：真密度（假左固体颗粒没有与颗粒表而不通的孔隙）的测定：所用仪器如图D13-5所示.操作步骤如下：（a）在分析天平上准确称量比重瓶（图D13-5）连接 管及瓶塞的总重量（注意均应洗净烘干）,重虽为A。（b）使比重瓶装满水（如果被测固体遇水会膨胀或溶解，可改用有机溶剂如甲苯）用吸管 吸去或加入水（此步应在恒温后做）使液面维持在刻度处，然后取出用布擦干外壁，称得重量 Be（c）将液体倒岀，烘干，装入已烘干的固体试样，塞好瓶塞，称得重疑C。（d）把比重瓶和双向旋塞（见图D13-5b）装好，旋转旋塞使与真空系统相通，抽20s30 分钟（必要时可加热），转动旋塞由漏斗加