液体表面张力系数的测量PPT精品文档

1、1液体表面张力系数的测量液体表面张力系数的测量【实验目的实验目的】 1学习用拉脱法测定室温下液体的表面张力系数；2熟悉FDNSTI型液体表面张力系数测定仪的使用方法；3学习力敏传感器的定标方法。【实验仪器实验仪器】FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪、片码、铝合金吊环、吊盘、玻璃器皿、镊子234调零旋钮调零旋钮环状金属吊片环状金属吊片数字电压表数字电压表51 1、表面张力的相关基础知识、表面张力的相关基础知识1.1 1.1 表面与表面层：表面与表面层：液体表面液体表面: : 液体与气体或固体的接触面。液体与气体或固体的接触面。【实验原理实验原理】6Water dropwaterrmr810

2、r液体表面层：液体表面下厚度等于分子作用球半径的一层液层。液体表面层：液体表面下厚度等于分子作用球半径的一层液层。1.2 1.2 生活中液体表面现象举例：生活中液体表面现象举例：7 液体具有尽可能缩小其表面的趋势，在宏观上，液体表面就好像是一张拉紧了的弹性膜，处在沿着表面的并使表面具有收缩趋势的张力作用之下，这种张力叫做液体的表面张力。 8斥力斥力 引力引力斥力斥力 引力引力斥力斥力= = 引力引力r r0rr分子作用分子作用球半径球半径无分子力无分子力分子作用球半径：分子作用球半径： r= 10-8m( (平衡位置平衡位置: : r r0 0=10=10-10-10 m) m)r1.3 1.

3、3 表面张力产生的原因（从分子间的相互作用力表面张力产生的原因（从分子间的相互作用力f ）：）：9空气空气液体液体ACB表面层表面层A A是液内分子；是液内分子；B B和和C C是液体表面层分子。是液体表面层分子。液内分子液内分子A A受力分析：受力分析：A A分子受到的分子作用力的合力为零：分子受到的分子作用力的合力为零： f fi i=0=0表面层分子表面层分子B B和和C C的受力分析：的受力分析：处于表面层的分子受到一个指向液体内部的分子吸引处于表面层的分子受到一个指向液体内部的分子吸引力作用；宏观上表面层表现为一个被拉紧的弹性薄膜。力作用；宏观上表面层表现为一个被拉紧的弹性薄膜。10

4、1.4 1.4 表面张力系数的定义（两个角度）表面张力系数的定义（两个角度）fllf)/(mNlf 由于液面处于紧张状态，在液面上存在由于液面处于紧张状态，在液面上存在着起收缩作用的表面张力。这些着起收缩作用的表面张力。这些表面张力表面张力都都与液面相切，并且与线段与液面相切，并且与线段ABAB 垂直；它们大垂直；它们大小相等，方向相反，分别作用在两部分液面小相等，方向相反，分别作用在两部分液面上。上。 实验表明实验表明: : 表面张力的大小表面张力的大小正比于正比于线段线段ABAB的长度。的长度。表面张力系数定义表面张力系数定义1 1：AB11l液体薄膜液体薄膜ABCDf2l表面张力系数定义

5、表面张力系数定义2：lf2平衡时：平衡时：* *表面张力系数：表面张力系数：lf2（1 1）表面张力系数是液体本身的固有性，与液体的种类相关。）表面张力系数是液体本身的固有性，与液体的种类相关。（2 2）与液体的温度有关。温度愈高，液体的表面张力系数愈小。）与液体的温度有关。温度愈高，液体的表面张力系数愈小。（3 3）与液体的纯度有关。）与液体的纯度有关。（4 4）与相邻的介质有关。）与相邻的介质有关。 121.5 表面张力系数与表面能：表面张力系数与表面能：l液体薄膜液体薄膜ABCDF2lfxS增加单位表面积所作的功：增加单位表面积所作的功：SWxlxf2lf2DC).(222mJll 表面

6、张力系表面张力系数等于液体增数等于液体增加单位表面积加单位表面积所作的功。所作的功。13【实验原理实验原理】2 2、表面张力的测定、表面张力的测定 将一表面洁净，外径为D1，内径为D2的金属圆环竖直的浸入水中，缓慢将其从水中拉起，液膜破裂前后圆环 受力分析如下：拉脱前拉脱前拉脱后拉脱后T1T2mg(mg)W1W2F环状金属吊片环状金属吊片液膜液膜14T T1 1、T T2 2为向上的作用力，为向上的作用力，W1 1、W2 2为环金属吊片所受为环金属吊片所受重力和浮力之差，因为环状金属吊片在脱离液体表面前重力和浮力之差，因为环状金属吊片在脱离液体表面前就已经离开了液体表面，就已经离开了液体表面，

7、W1W2。mg、（、（mg)为液膜所为液膜所受的重力，受的重力， mg（mg) , ,T T1 1、T T2 2之差就是表面张力之差就是表面张力F F。据据表面张力系数的定义有：表面张力系数的定义有：)(2121DDTTLF我们用的我们用的测力计是硅压阻力敏传感器，该传感器灵敏度高，线性和稳定性好，以数字式电压表输出显示。当拉力为F时，数字式电压表的示数为U。151212()UUBDD若吊环拉断液柱的前一瞬间数字电压表的读数值为U1（对应T1），拉断时瞬间数字电压表的读数值为U2（对应T2），则有 1212UUFTTB （B 传感器灵敏度系数） 故表面张力系数为：16【实验内容及步骤实验内容及

8、步骤】 1开机预热15分钟2仪器调零3.在力敏传感器上加不同质量的砝码，测出相应的电压输出值， 计算灵敏度系数。一、力敏传感器定标一、力敏传感器定标 UBmg砝码质量砝码质量mi /g0.5001.0001.5002.0002.5003.0003.500重力重力Fi (10-3N)4.8979.79414.69119.58824.48529.38234.279电压电压Ui /mV17二、蒸馏水的表面张力系数的测定二、蒸馏水的表面张力系数的测定 1.环状金属吊片的内外直径的测量和清洁环状金属吊片的内外直径的测量和清洁测量金属圆环的内外直径测量金属圆环的内外直径D D1 1、D D2 2（6 61

9、 10 0次取平次取平均均) )清洗环状金属吊片和器皿清洗环状金属吊片和器皿2.2.测定水的表面张力系数测定水的表面张力系数. . 将盛水的玻璃器皿放在平台上，并将洁净的将盛水的玻璃器皿放在平台上，并将洁净的吊环挂在力敏传感器的小钩上，并对电压表清零；吊环挂在力敏传感器的小钩上，并对电压表清零；n1234567D1/mmD2/mm18. 以逆时针转动升降台大螺帽时液体液面上升，当圆环下沿部分均浸入液体中时，改为顺时针转动，这时液面往下降（或者说相对圆环往上提起），观察圆环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。圆环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表的读数值为U1，拉断时瞬间数字电压表的读数为U

10、2，重复测量6次。计算表面张力系数。 测量次数U1(mV)U2(mV)U(mV)f( 10-3N) ( 10-3N/m)12345619三、实验数据处理三、实验数据处理由公式由公式 可计算得到：可计算得到：1 ,2 ,3 ,4 ,5，6求其平均值：求其平均值：12i12(UU )FLB( DD ) 1=2566 读取温度计的液体温度读取温度计的液体温度T，查表（书中第查表（书中第312页）找出环页）找出环 境温度下的表面张力系数标准值境温度下的表面张力系数标准值0 。的的平均值与平均值与0作百分差运算。作百分差运算。P 100%0 00 0= =20【思考题思考题】 1. 实验前，为什么要清洁吊环？2.为什么吊环拉起的水柱的表面张力为 ？)(21DDf 3.当吊环下沿部分均浸入液体中后，旋转大螺帽使得液面往下降，数字电压表的示数如何变化？【注意事项注意事项】 吊环应严格处理干净。可用NaOH溶液洗净油污或杂质后， 用清洁水冲洗干净，并用热吹风烘干。2. 必须使吊环保持竖直，以免测量结果引入较大误差。在旋转升降台时，尽量不要使液体产生波