液体表面张力系数的测定

1、拉脱法测量液体表面张力系数，张边芳，石家庄铁道大学物理实验中心，2，主要内容，1。基本知识点，3。实验仪器，4。实验原理，5。实验现象的力分析。1.液体表面是指液体和气体、液体和固体以及其他不混溶液体之间的界面。1.基本知识点2。表面张力在液体的表面，由于表面层中分子的作用(其厚度等于分子的作用半径，约10-8厘米)，存在一定的张力，这就是表面张力。表面张力的原因液体与气体接触的表面有一薄层，称为表面层。表面层中的分子比液体中的分子薄，分子之间的距离比液体中的大。就像如果你想拉开弹簧，弹簧反而会收缩。5，6，4。渗透和非渗透。当液体和固体接触时，如果固体和液体分子之间的吸引力大于液体分子之间的

2、吸引力，液体将沿着固体表面膨胀并形成附着在固体上的薄膜。这种现象叫做渗透；相反，它是非渗透的。接触角，7，8，5。表面张力系数。想象在液体表面画一条直线，表面张力表明直线两边的液体薄膜以一定的张力相互作用。张力f存在于表面层，其方向始终垂直于直线，其大小与直线的长度L成正比，即f L，它被称为表面张力系数数，等于沿液体表面作用在分割线单位长度上的表面张力，其单位为Nm-1。它的大小与液体的成分、纯度、浓度和温度有关。9，1。底座和调节螺钉2。提起调整螺母3。培养皿4。金属板环5。硅压阻式力传感器和金属外壳6。数字电压表2。实验仪器1。实验装置10，2。硅压阻式力传感器的结构和原理(1)传感器按

3、照一定的规则将感测到的物理量和化学量转换成电信号，电信号易于处理，大多数传感器将物理量等信号转换成电信号输出。11，(3)原理，单位：外力增量B:传感器灵敏度U:相应电压变化，灵敏度：传感器输出增量与相应输入增量之比，单位为毫伏/牛顿。这意味着每增加1N力，力传感器的电压变化为毫伏。拉脱法被称为拉脱法，它测量当具有已知周长的金属环或金属片从待测液体表面分离时所需的拉力。所需的拉力由液体表面张力、环的内径和外径、液体材料、纯度和其他因素决定。2.吊环法与挂片法的比较(1)吊环法：用金属细线制作吊环时，在液膜破裂的瞬间，间接天线不接近于零，测得的力是表面张力的向下分量，所以得到的表面张力系数误差较

4、大，测量结果必须用修正公式进行修正。3.实验原理，13。(2)挂板法：虽然在液膜破裂的瞬间接触角接近于零，但在具体测量中，由于挂板在拉脱过程中容易倾斜，实验中挂板长度的上限为34厘米，而在测量力时，希望力会更大，有利于提高测量精度。(3)薄片环：新设计的一定厚度。通过对不同直径圆环的多次试验，发现当交换直径等于或略大于3.3厘米时，液膜破裂时液体与金属环的接触角接近于零，接触面的总周长从左到右约为20厘米。当接触角保持为零时，可以获得更大的待测力。14，3。实验原理，采用片状环，考虑一阶近似，认为液体的表面张力维为：f=f1 f2=(D1 D2)，这里是表面张力系数，D1和D2分别是环的外径和

5、内径。，液膜破裂前的应力分析图。片状环具有：F1=mg F1 f2。此时，传感器的张力f1与输出电压U1成正比，包括：U1=BF1，15。液膜破裂后，片状环具有：F2=mg，U2=BF2。液膜破裂前后片状环的电压变化值可表示为：根据液膜破裂后的应力分析图，U1 U2=U=B F=B(F1 F2)=B(D1 D2)，液体的表面张力系数可由上述公式得到为：其中U1液膜破裂前的电压表读数为U2液膜破裂后的电压表读数，16，1。实验方法(1)打开数字电压表和DC电源，预热15分钟。确保测力方向垂直于传感器弹簧板的平面。(2)传感器校准：悬挂砝码盘，使数字电压表归零，加入同等质量的砝码，从电压表上逐个读

6、出相应的电压输出值，计算出传感器的灵敏度B。(3)清洁薄片环，将其挂在挂钩上，调整提升螺母，将其浸入液体中，反向调整提升螺母，液位逐渐下降。这时，金属环和液面形成一个环形液膜，并继续使液面下降，测量液膜破裂前后的电压表读数U1和U2。(4)计算传感器的灵敏度和液体的表面张力系数。4。实验内容，17。2.校准，一次将不同质量的砝码加到砝码板上，测量相应张力下传感器的电压输出值。实验结果如表1所示。灵敏度b表1力传感器校准，18，自来水，19，3。实验结果，(1)测定自来水表面张力系数，20，(2)测定焦炭表面张力系数，21，=，=e=, (3)结果表明，22，整个实验过程可分为以下三个阶段：反方向转动螺母，电压表读数将增加。继续旋转，读数将开始下降到某个值，液膜将破裂。此时，观察电压表读数，并记录U1、U2、阶段1、阶段2、阶段3、23、1的应力分析。吊环的下边缘没入水中。电压表的读数达到最大值，此时，f是表面张力，24。达到最大值后，调节螺母继续反方向旋转，这表明电压表读数开始下降，主要是因为附着在液膜上的水在重力作用下向下滑动，