大学物理实验表面张力系数测定

1、液体表面张力系数的测定液体表面张力系数的测定 组长：姚飞组长：姚飞 1191338组员：顾佳丽组员：顾佳丽 董佳荣董佳荣 朱侨朱侨n【摘要】 在阐述液体表面张力现象的基础上，分析了液体表面张力系数及其影响因素，最后总结并比较了常用的测量液体表面张力系数的方法。 n【引言】 在液体的表面以下厚度约为分子半径作用的区间称为表面层，表面层分子比液体内部分子具有较大的位能，在表面层内分子的内能称为液体的表面能。按照能量最小原理，液体分子有尽量挤入液体内部的趋势，以使液面缩小从而减小系统位能。由于液面的收缩倾向造成的沿着液面切向的收缩张力称为表面张力。表面张力系数是表征液体性质的一个参数，在表面物理、表

2、面化学、医学等领域中具有重要的意义。n1、学会用砝码对硅压阻力敏传感器的定标、学会用砝码对硅压阻力敏传感器的定标方法；方法；n2、 观察拉脱法测液体表面张力的物理过程观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象；和物理现象；n3、测量乙醇和纯水的表面张力系数；、测量乙醇和纯水的表面张力系数； n1、液体表面张力系数：、液体表面张力系数：n2、拉脱法测量液体表面张力系数：、拉脱法测量液体表面张力系数：n3、力敏传感器测量拉力的原理：、力敏传感器测量拉力的原理：n4、表面张力的测量与公式推导：、表面张力的测量与公式推导：n液体表面张力系数测定仪；液体表面张力系数测定仪；n力敏传感器固定支架、升降台

3、、底板及水力敏传感器固定支架、升降台、底板及水平调节装置；平调节装置；n砝码盘及砝码盘及0. 5g砝码（砝码（7只）；只）；n吊环：外径吊环：外径3.496cm、内径、内径3.310cm、高、高0.850cm的铝合金吊环；的铝合金吊环；n直径直径12.00cm玻璃器皿一套；玻璃器皿一套；1、力敏传感器的定标：、力敏传感器的定标：（1）接通电源，将仪器预热；）接通电源，将仪器预热；（2）在传感器横梁端的小钩上挂上砝码盘，调节）在传感器横梁端的小钩上挂上砝码盘，调节调零旋钮，使数字电压表示数为零（注意：调零调零旋钮，使数字电压表示数为零（注意：调零后此旋钮不能再动）；后此旋钮不能再动）；（3）在砝

4、码盘中分别加入等质量）在砝码盘中分别加入等质量0.500g的砝码，的砝码，并记录在这些砝码力并记录在这些砝码力F的作用下，数字电压表的的作用下，数字电压表的读数读数U；（4）用最小二乘法作直线拟合，求出传感器灵敏）用最小二乘法作直线拟合，求出传感器灵敏度度K；2、测乙醇的表面张力系数：、测乙醇的表面张力系数：（1）将金属环吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台将液体升至靠近）将金属环吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台将液体升至靠近金属环下沿，观察金属环下沿与待测液面是否平行。如果不平行，将金属环下沿，观察金属环下沿与待测液面是否平行。如果不平行，将金属环取下，调节环片上的细丝，使之与液面平行（偏差

5、增加金属环取下，调节环片上的细丝，使之与液面平行（偏差增加1度，度，测量误差将增加测量误差将增加0.5%）；）；（2）调节容器下的升降台，使环片下沿全部浸入待测液体中，然后反）调节容器下的升降台，使环片下沿全部浸入待测液体中，然后反向匀速下降升降台，使金属环片与液面间形成一个环状液膜。继续下向匀速下降升降台，使金属环片与液面间形成一个环状液膜。继续下降液面，观察电压表读数，测量出液膜拉断前瞬间和拉断后电压值降液面，观察电压表读数，测量出液膜拉断前瞬间和拉断后电压值U1、U2记录在表格中；记录在表格中；（3）重复测量）重复测量U1、U2各各6次；次；（4）将数据带入液体表面张力系数公式，求出待测

6、液体在某温度下的）将数据带入液体表面张力系数公式，求出待测液体在某温度下的表面张力系数，并对结果做出评价；表面张力系数，并对结果做出评价；3、整理仪器；、整理仪器； 数据处理数据处理1、液体表面张力系数：2、拉脱法测量液体表面张力系数：3、力敏传感器测量拉力的原理：4、表面张力的测量与公式推导：4、表面张力的测量与公式推导：4、表面张力的测量与公式推导： 本次试验中我们先是测定了盐水的表面张力系数本次试验中我们先是测定了盐水的表面张力系数,我们注意到外因素界对实验的影响：我们注意到外因素界对实验的影响：1.桌面要保证桌面要保证稳流动影响定稳流动影响定,焦利称底座保证水平焦利称底座保证水平,无特

7、殊气体影响无特殊气体影响,从而保证弹簧工作的自然性从而保证弹簧工作的自然性;2.形金属丝框不能做形金属丝框不能做的很长的很长(太长则难于平衡太长则难于平衡),使得被拉起的液膜和金属丝框重量相对表面张力过大使得被拉起的液膜和金属丝框重量相对表面张力过大,测量弹簧形变量偏小测量弹簧形变量偏小,误差误差难以避免难以避免;金属丝框对支点分布不对称金属丝框对支点分布不对称,在拉液膜时易呈歪斜状态在拉液膜时易呈歪斜状态,同样造成误差同样造成误差;另外另外金属丝框下拉长度金属丝框下拉长度太小太小,对拉液膜的过程也有着显著影响对拉液膜的过程也有着显著影响,使得表面张力大小不能与下拉长度成简单正比使得表面张力大

8、小不能与下拉长度成简单正比,形成误差形成误差;3.金属丝金属丝框拉起时要保持水平框拉起时要保持水平,不能倾斜不能倾斜,而且动作要慢而且动作要慢,要轻柔要轻柔.不要使液膜过早破裂不要使液膜过早破裂.然后我们又使用控制变量法然后我们又使用控制变量法:1.改变液体改变液体,测量了盐水的表面张力系张力数，测量了盐水的表面张力系张力数，2.改变金属丝类型，用金属丝圆环代替改变金属丝类型，用金属丝圆环代替形金属丝框测量形金属丝框测量盐水和糖水的表面张力系数，盐水和糖水的表面张力系数，3.我们通过使用肥皂水我们通过使用肥皂水,破坏了纯水的表面张力破坏了纯水的表面张力,测量了相应的液体表面张力测量了相应的液体

9、表面张力系数。最后，我们对试验数据进行了精细的分析，计算出表面张力系数的不确定度和相对误差，得出的系数。最后，我们对试验数据进行了精细的分析，计算出表面张力系数的不确定度和相对误差，得出的结果基本符合物理规律。试验中还要注意以下事项结果基本符合物理规律。试验中还要注意以下事项:1.测量表面张力时，动作要慢，还要防止仪器受增振测量表面张力时，动作要慢，还要防止仪器受增振动。动。2实验时要注意保护弹簧使其不受折损，不要随意拉长或挂重物，要轻拿轻放，切忌用力拉。实验时要注意保护弹簧使其不受折损，不要随意拉长或挂重物，要轻拿轻放，切忌用力拉。3.型型金属丝框和烧杯中的水必须保持洁净，不要用手触摸烧杯内侧和金属丝框和烧杯中的水必须保持洁净，不要用手触摸烧杯内侧和型金属丝，也不要用手触及水面。型金属丝，也不要用手触及水面。实验后的讨论以及涉想实验后的讨论以及涉想结论结论: (1) 在纯净水中加入某些物质（在纯净水中加入某些物质（如表二盐如表二盐表三糖）可以增大其