液体表面张力系数的测量

液体表面张力系数的测量实验原理液体表层内分子力的宏观表现，使液面具有收缩的趋势。想象在液面上划一条线，表面张力就表现在直线两侧的液体以一定的拉力相互作用。如图所示，液体表面被长度为l的直线分成两部分，这两部分之间的相互作用力f就是液体的表面张力。f垂直于直线1,并与表面相切，大小为f=6l,比例系数6是液体的表面张力系数，单位为N/m。如果能测出f和1,就可以算出表面张力系数6。拉脱法是一种直接测定液体表面张力的方法。将一个内宽为1的门形金属框垂直悬吊浸于待测液体中，缓慢、均匀地拉起，此时在金属框附近的液面会产生一个沿着液面的切线方向的表面张力f，由于张力的作用，金属框四周将带起一个水膜，水膜呈弯曲形状，如图所示。液体表面的切线与金属丝门框面的切线之间的夹角称为接触角（P

当将金属丝缓慢拉出水面时，张力f的方向将随着液面方向的改变而改变，接触角逐渐减小而趋近于零，因此f的方向趋近于竖直向下，当接触角为零时，f的方向竖直向下。设在拉力T作用下弹簧伸长AS,根据胡克定律可知：T=KAS,K为弹簧的劲度系数设金属框细丝的直径为d,内宽为1,如图所示。将金属框浸入水中后，再将其缓缓提起，它会拉出一层与液体相连的液膜。由于表面张力的作用,焦利秤的读数逐渐增大并达到一最大值,稍微超过此值,液膜即破裂。在液膜破裂的瞬间，则有F=W+26(1+d)+1dhpg,式中，W为金属框的重力与所受浮力之差，ldhpg为水膜的重量。由于水膜有前后两面,所以式中的表面张力为26(1+d)。所以，得到表面张力系数6=((F-W)-1dhpg)/(2*(d+1)).由于金属框的直径很小，所以这项值不大,一般忽略不计。可得张力系数6=(F-W)/(2*(d+1))实验内容及步骤1•测量金属框细丝直径d和内宽1（1） 用游标卡尺测量金属框细丝的直径d（2） 用游标卡尺测量金属框细丝的内宽l（3） 用镊子夹住金属框细丝在酒精灯火焰上烧至暗红色（或用酒精棉球擦洗），玻璃烧杯用酒精棉球仔细擦拭干净，以除去油污。清洁后的金属框细丝切勿用手触摸，应用镊子取出或存放。2•测量弹簧的劲度系数K（1）按图挂好弹簧4、小镜子5和砝码盘，再调节底脚螺丝9，并调节弹簧4与玻璃管6的位置，使小镜子垂直地位于玻璃管中间，四周不能与玻璃管接触。转动升降钮3，使小镜子6上的刻线、小镜子5上的刻线及刻线在镜子中的像三者对齐（以下简称三线对齐），读出游标零线所指示的主尺上的读数Loo（2） 逐次将质量为m（此处m为0.5g）的砝码加在弹簧下方的砝码盘内，转动升降钮3，重新调到三线对齐，分别记下在0.5g,lg,…,4.5g时游标零线所指示的主尺刻度'L2L9再逐次减少0.5g砝码，分别记录游标零线所指示的主尺刻度L9',LJ，…L,3.测F-W值、将盛液体的烧杯放在平台7上，旋转平台7下的螺丝8，使平台和烧杯上升，金属框细丝浸入液体中。然后一边缓慢地下降平台7，一边缓慢调节升降钮3，升高小镜子中的刻线。每作上述同步调节均需保证三线对齐。当金属框上沿升至液体表面位置时，通过三线对齐记录下此时游标零线所指示的主尺读数S0；记录下降平台7下面游标读数h0.缓慢重复上述调节，可以看到金属框缓缓提起,金属框中拉出一层与液体相连的液膜，继续旋转平台螺丝8和升降钮3，直到水膜被破坏的那一瞬间，金属框细丝脱出液面为止。记下