利用自制装备测量液体表面张力系数
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｒ
一
＼
＼ ＼ ｆ 夕
／／ ＂
／ ， ／ ／
／
＼ ＼ 王 ｐ
，
／
一
／
１ 实验 原 理
将 圆柱 形玻 璃 管 、 活 塞 及 注射 器 按 照 图 １进 行组装 ， 将 Ａ 开 口端 蘸 上 肥 皂 液 形 成 薄膜 ， 轻 轻
图 ２ 肥 皂 膜 各 参 数 示 意 图
文 献标 志 码 ： Ａ
用实验室 的装备采 用拉脱法进行测量 ， 证 明自制装备可 以较为准确 的测 出表面张力系数 。
中 图分 类 号 ： ０ ４ — ３ ４
液体 的表 面张 力是 液体 的一个 重要 性质 。表 面 张力使 得液 体 表 面犹 如 张 紧 的 弹性 膜 ， 具有 自
＝ ・
（ １ ） 测量装置中的注射器初始气体体积 Ｖ １ ＝
６ ０ ｍＬ ， 大玻 璃 管 和橡 胶 管 内气 体 总 体 积 Ｖ＝１ ４ ０
ｍＬ ；
（ ３ Ｒ —Ｆ ／ ）・ Ｈ２
（ ４ ）
（ ２ ） 用 千 分 尺 测 出 圆 柱 形 玻 璃 管 的半 径 ｒ ＝ 式 中， 是 球 的 半 径， 是 肥 皂 泡 高，
利 用 自制装 备 测 量 液 体 表 面 张 力 系数
冷文秀 ， 胡 家晨 ， 张鑫杰 ， 高健弄 书， 于永坤 ， 钟 寿仙
（ 中 国石 油 大学 ， 北京 １ ０ ２ ２ ４ ９ ）
摘 关 键
要： 文章利用 自制装备采用液膜气泡法在 １ ４℃ 条件 下对肥皂 液表 面张力系数 进行测 量。利 词： 肥皂液 ； 表 面张力 系数 ； 拉脱法 ； 液膜气 泡法
型传感器和计算机等手段对传统方法进行改进的 新装 置也 不 断 涌现 。 目前 ， 测 量 肥 皂 液 表 面张 力
系数 常用 的方 法有拉 脱 法 、 毛细 管 上 升法 、 Ｕ 型管 法 、 悬 滴 法 、 最 大 气 泡 压 力 法 和 水 波 频 闪法 等 。文 章 利 用 自制 装 备 采 用 液 膜 气 泡
涤剂 ， ６ ０ ％水和 ２ ０ ％甘 油 。实验 时 肥皂 液 温 度 为
１ ４℃ 。
（ ２ ）
式中， Ｐ 。 是一个标准大气压 ， Ｐ 是 肥 皂 泡 气 体 压
实验 方法 和步 骤如 下 ：
因为肥 皂 泡 的形 状是 ， 一个 球 缺 ， 利 用 球 缺 的 体 积公 式可 知肥 皂 泡体 积 为 ：
发收 缩 的趋势 。单 位长 度液膜 上 的表 面张力 的大
小称 为液 体 的表面 张力 系数 。肥皂 液 面张力 系数 是讨 论肥 皂液 表 面 现象 ， 了解 肥 皂 泡 性 质 的重 要
物理 参 量 。肥 皂 液 面 张力 系 数 与 温 度 、 压 强、 密 度、 纯度 、 气 相 或 液 相 组 成 以及 肥 皂 液 种 类 等 有 关 。它 的传 统 测 量方 法 有 很 多 种 ， 近 年来 采 用 新
Ｒ
法 Ｊ ， 在ｌ ４℃ 条件下 对肥 皂液 表 面张力 系数进 行
测量 ， 为 了判 断测量 结果 的准确 性 ， 利用 实验 室 的 装 备 采用拉 脱 法进 行 测 量 ， 最 后 对 测 量结 果 进 行 比较 ， 讨论 这种 方法 的优 缺点 。
， ／
ｒ
／ｅ ＼
＝
１ ８． ００ ｍｍ ：
（ Ｒ 一日） ＋ｒ ， 所 以得到 ： 尺＝ （ ５ ）
（ ３ ） 按 图 ３的方式将注射器插入橡皮管的一
端， 橡皮 管 的另 一 端 连 接 玻璃 管 。在 注射 器 内壁 涂 抹凡 士林 ， 确保 注 射 器 的针 头 和玻 璃 管 连 接 等 是 密封 的情 况下 ， 将 玻 璃 管 的另一 端蘸 上 已配 置
由图 ２可 知 ， 肥 皂 泡 的表 面 张力 沿 竖 直 方 向
的分量 为
推动 注射器 针 管 ， 通 过压 玻 璃 管 内的 空 气 被 使 Ａ 端肥 皂膜 向外 凸成 一 个 三 维 曲 面 ， 它 近似 为 圆球
上 的一个 曲面 ， 称为球 缺 。
厂 ＝∑ｆ ｓ ｉ ｎ Ｏ ＝ ２ ｒ ｒ ｒ ・ ａ ｓ ｉ ｎ Ｏ ＝ ２ ７ ｒ 尺・ Ｏ Ｌ ・ ｓ ， Ｏ ／ 是 表面 张力 系数 ， ｒ 是 玻璃 管 的半 径 ， 是 肥 皂泡 的半径 ， ０见 图 ２ 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ １ ． １ ７
基金项 目： ２ ０ １ ２北 京市人才培养共建项 目（ ２ ０ １ ２ ｂ ｊ ｓ ｒ ｃ ｐ ｙ ｇ ｊ ｘ ｍ ０ ０ ３ ） ； 中国石 油大学 （ 北京 ） 基本科 研基金 资助项 目（ Ｎ ｏ ． Ｋ Ｙ Ｊ Ｊ ２ ０ １ ２ － ０ ６ —
２ ７ ） ； 中 国 石 油 大学 （ 北京 ） ２ ０ １ １重 大 教 改 项 目（ ２ ０ １ ２ ｚ ｄ ｊ ｇ ｘ ｍ ０ ０ １ ）
通 讯 联 系人
利 用 自制装备测量液体表 面张力 系数
４ ５
由于肥 皂泡 质 量非 常轻 ， 忽 略其 重力 ， 根 据受 力平 衡 关 系可知 ， 由肥 皂 泡 内外 空气 压 强 差 产 生 的力 大 小等 于肥 皂 泡 的表 面张力 沿 竖直 方 向的分
第２ ７卷
第 ３期
大
学
物
理
实
验
Ｖ０ ｌ ＿ ２ ７ Ｎｏ ． ３
２ ０ １ ４年 ６月
ＰＨＹＳ Ｉ Ｃ ＡＬ Ｅ ＸＰ ＥＲＩ ＭＥＮ Ｔ ０Ｆ Ｃ０Ｌ Ｌ ＥＧ Ｅ
Ｊ ｕ ｎ． ２ ０ １ ４
文章编号 ： １ ０ ０ ７ － ２ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ － Ｏ Ｏ ４ ４ － ０ ３
量， 即： （ Ｐ 一Ｐ 。 ）・ Ｓ： 厂
强， 由于 ｒ＝Ｒ ・ ｓ ｉ ｎ ０ ， 所 以
Ｓ ７ ｒ ｒ ７ ｒ Ｒ ｓ ｉ ｎ ０ （ ３ ）
体 总体积 ， 肥皂 泡 高 日。
２ 实 验 与 结 果
实验 所 用 肥 皂 液 的配 方 的体 积 比为 ２ ０ ％ 洗
一
＼
＼ ＼ ｆ 夕
／／ ＂
／ ， ／ ／
／
＼ ＼ 王 ｐ
，
／
一
／
１ 实验 原 理
将 圆柱 形玻 璃 管 、 活 塞 及 注射 器 按 照 图 １进 行组装 ， 将 Ａ 开 口端 蘸 上 肥 皂 液 形 成 薄膜 ， 轻 轻
图 ２ 肥 皂 膜 各 参 数 示 意 图
文 献标 志 码 ： Ａ
用实验室 的装备采 用拉脱法进行测量 ， 证 明自制装备可 以较为准确 的测 出表面张力系数 。
中 图分 类 号 ： ０ ４ — ３ ４
液体 的表 面张 力是 液体 的一个 重要 性质 。表 面 张力使 得液 体 表 面犹 如 张 紧 的 弹性 膜 ， 具有 自
＝ ・
（ １ ） 测量装置中的注射器初始气体体积 Ｖ １ ＝
６ ０ ｍＬ ， 大玻 璃 管 和橡 胶 管 内气 体 总 体 积 Ｖ＝１ ４ ０
ｍＬ ；
（ ３ Ｒ —Ｆ ／ ）・ Ｈ２
（ ４ ）
（ ２ ） 用 千 分 尺 测 出 圆 柱 形 玻 璃 管 的半 径 ｒ ＝ 式 中， 是 球 的 半 径， 是 肥 皂 泡 高，
利 用 自制装 备 测 量 液 体 表 面 张 力 系数
冷文秀 ， 胡 家晨 ， 张鑫杰 ， 高健弄 书， 于永坤 ， 钟 寿仙
（ 中 国石 油 大学 ， 北京 １ ０ ２ ２ ４ ９ ）
摘 关 键
要： 文章利用 自制装备采用液膜气泡法在 １ ４℃ 条件 下对肥皂 液表 面张力系数 进行测 量。利 词： 肥皂液 ； 表 面张力 系数 ； 拉脱法 ； 液膜气 泡法
型传感器和计算机等手段对传统方法进行改进的 新装 置也 不 断 涌现 。 目前 ， 测 量 肥 皂 液 表 面张 力
系数 常用 的方 法有拉 脱 法 、 毛细 管 上 升法 、 Ｕ 型管 法 、 悬 滴 法 、 最 大 气 泡 压 力 法 和 水 波 频 闪法 等 。文 章 利 用 自制 装 备 采 用 液 膜 气 泡
涤剂 ， ６ ０ ％水和 ２ ０ ％甘 油 。实验 时 肥皂 液 温 度 为
１ ４℃ 。
（ ２ ）
式中， Ｐ 。 是一个标准大气压 ， Ｐ 是 肥 皂 泡 气 体 压
实验 方法 和步 骤如 下 ：
因为肥 皂 泡 的形 状是 ， 一个 球 缺 ， 利 用 球 缺 的 体 积公 式可 知肥 皂 泡体 积 为 ：
发收 缩 的趋势 。单 位长 度液膜 上 的表 面张力 的大
小称 为液 体 的表面 张力 系数 。肥皂 液 面张力 系数 是讨 论肥 皂液 表 面 现象 ， 了解 肥 皂 泡 性 质 的重 要
物理 参 量 。肥 皂 液 面 张力 系 数 与 温 度 、 压 强、 密 度、 纯度 、 气 相 或 液 相 组 成 以及 肥 皂 液 种 类 等 有 关 。它 的传 统 测 量方 法 有 很 多 种 ， 近 年来 采 用 新
Ｒ
法 Ｊ ， 在ｌ ４℃ 条件下 对肥 皂液 表 面张力 系数进 行
测量 ， 为 了判 断测量 结果 的准确 性 ， 利用 实验 室 的 装 备 采用拉 脱 法进 行 测 量 ， 最 后 对 测 量结 果 进 行 比较 ， 讨论 这种 方法 的优 缺点 。
， ／
ｒ
／ｅ ＼
＝
１ ８． ００ ｍｍ ：
（ Ｒ 一日） ＋ｒ ， 所 以得到 ： 尺＝ （ ５ ）
（ ３ ） 按 图 ３的方式将注射器插入橡皮管的一
端， 橡皮 管 的另 一 端 连 接 玻璃 管 。在 注射 器 内壁 涂 抹凡 士林 ， 确保 注 射 器 的针 头 和玻 璃 管 连 接 等 是 密封 的情 况下 ， 将 玻 璃 管 的另一 端蘸 上 已配 置
由图 ２可 知 ， 肥 皂 泡 的表 面 张力 沿 竖 直 方 向
的分量 为
推动 注射器 针 管 ， 通 过压 玻 璃 管 内的 空 气 被 使 Ａ 端肥 皂膜 向外 凸成 一 个 三 维 曲 面 ， 它 近似 为 圆球
上 的一个 曲面 ， 称为球 缺 。
厂 ＝∑ｆ ｓ ｉ ｎ Ｏ ＝ ２ ｒ ｒ ｒ ・ ａ ｓ ｉ ｎ Ｏ ＝ ２ ７ ｒ 尺・ Ｏ Ｌ ・ ｓ ， Ｏ ／ 是 表面 张力 系数 ， ｒ 是 玻璃 管 的半 径 ， 是 肥 皂泡 的半径 ， ０见 图 ２ 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ １ ． １ ７
基金项 目： ２ ０ １ ２北 京市人才培养共建项 目（ ２ ０ １ ２ ｂ ｊ ｓ ｒ ｃ ｐ ｙ ｇ ｊ ｘ ｍ ０ ０ ３ ） ； 中国石 油大学 （ 北京 ） 基本科 研基金 资助项 目（ Ｎ ｏ ． Ｋ Ｙ Ｊ Ｊ ２ ０ １ ２ － ０ ６ —
２ ７ ） ； 中 国 石 油 大学 （ 北京 ） ２ ０ １ １重 大 教 改 项 目（ ２ ０ １ ２ ｚ ｄ ｊ ｇ ｘ ｍ ０ ０ １ ）
通 讯 联 系人
利 用 自制装备测量液体表 面张力 系数
４ ５
由于肥 皂泡 质 量非 常轻 ， 忽 略其 重力 ， 根 据受 力平 衡 关 系可知 ， 由肥 皂 泡 内外 空气 压 强 差 产 生 的力 大 小等 于肥 皂 泡 的表 面张力 沿 竖直 方 向的分
第２ ７卷
第 ３期
大
学
物
理
实
验
Ｖ０ ｌ ＿ ２ ７ Ｎｏ ． ３
２ ０ １ ４年 ６月
ＰＨＹＳ Ｉ Ｃ ＡＬ Ｅ ＸＰ ＥＲＩ ＭＥＮ Ｔ ０Ｆ Ｃ０Ｌ Ｌ ＥＧ Ｅ
Ｊ ｕ ｎ． ２ ０ １ ４
文章编号 ： １ ０ ０ ７ － ２ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ － Ｏ Ｏ ４ ４ － ０ ３
量， 即： （ Ｐ 一Ｐ 。 ）・ Ｓ： 厂
强， 由于 ｒ＝Ｒ ・ ｓ ｉ ｎ ０ ， 所 以
Ｓ ７ ｒ ｒ ７ ｒ Ｒ ｓ ｉ ｎ ０ （ ３ ）
体 总体积 ， 肥皂 泡 高 日。
２ 实 验 与 结 果
实验 所 用 肥 皂 液 的配 方 的体 积 比为 ２ ０ ％ 洗