表面张力系数测定实验

表面张力系数测定实验第一页，共十八页，编辑于2023年，星期五

相关知识

1.液体表面

指液体与气体、液体与固体以及别种不相混合的液体之间的界面。2.表面张力

液体的表面，由于表面层（其厚度等于分子的作用半径，约10-8

cm）内分子的作用，存在着一定的张力,称为表面张力。液体表面层和内部分子受力示意图

第二页，共十八页，编辑于2023年，星期五3.浸润与不浸润现象当液体和固体接触时，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，这种现象称为浸润；反之为不浸润现象。浸润情形不浸润情形接触角浸润情形不浸润情形第三页，共十八页，编辑于2023年，星期五4.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。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。第四页，共十八页，编辑于2023年，星期五拉脱法测定液体

表面张力系数实验内容数据处理注意事项实验目的实验仪器实验原理第五页，共十八页，编辑于2023年，星期五实验目的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。。第六页，共十八页，编辑于2023年，星期五实验仪器焦利秤金属丝框砝码玻璃烧杯游标卡尺

第七页，共十八页，编辑于2023年，星期五焦利秤简介

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，一金属套管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。在金属套管B的上端固定有副尺V，圆柱A顶端伸出的支臂上挂一锥形弹簧W。转动旋钮H可使圆柱A上下移动，因而也就调节了弹簧W的升降。弹簧上升或下降的距离由主尺（圆柱A）和副尺V来确定。第八页，共十八页，编辑于2023年，星期五G为固定在金属套管B上一侧刻有半圆形刻线S2的玻璃圆筒，N为挂在弹簧W下端的两头带钩的小平面镜，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。Q为平台，转动其下端的螺钉R时平台Q可升降。第九页，共十八页，编辑于2023年，星期五如图所示：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。实验原理第十页，共十八页，编辑于2023年，星期五设Π形框长为l、直径为d，脱离液体前各力平衡的条件为(1)式中F是将Π形框拉出液面所施外力；为Π形框和它所沾附的液体的总重量。由于表面张力与接成正比，故有式中比例系数为表面张力系数，由式（1）、（2），得(3)

触面的周长(2)并略去在液膜破裂的瞬间弹簧所受的表面张力（略去水膜自重）为所以

(4)

要测，只要测出、、即可。第十一页，共十八页，编辑于2023年，星期五

1.测量弹簧的倔强系数：

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0.5g的砝码，共7个，每次“三线对齐”，记下标尺上相应读数，然后再逐次取出0.5g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。

实验内容第十二页，共十八页，编辑于2023年，星期五参考表格1--1

质量增重读数

减重读数平均数0.0g0.5g1.0g1.5g2.0g2.5g3.0g3.5g第十三页，共十八页，编辑于2023年，星期五

2.测量

:

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。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，反复测量五次。

实验内容第十四页，共十八页，编辑于2023年，星期五参考表格1—2

标尺零点读数

水膜破裂时读数

第十五页，共十八页，编辑于2023年，星期五

3.测量

:把∏型框取下，用游标卡尺测量其长度，反复测五次。实验内容测量次数12345参考表格1--3

第十六页，共十八页，编辑于2023年，星期五

数据处理1、逐差法计算并计算其不确定度2、计算并计算其不确定度3、计算并计算其不确定度4、计算及其不确定度并将结果表示成第十七页，共十八页，编辑于2023年，星期五1.测量表面张力时，动作要慢