拉脱法测量液体表面张力系数共23页文档
拉脱法测量液体的表面张力系数
这里，f 为表面张力
电压表读数达到最大值，此时有
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2. 阶段2的受力分析
达到最大值后，继续反方向转动调节螺母，可以发 现，电压表读数开始减小，这主要是因为附着在液膜上 的水在重力的作用下向下滑，所以拉力减小。
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3. 阶段3的受力分析
在液膜拉破前瞬间有：
F1 = mg + f1 + f2 = mg + f
（3）片状吊环：新设计有一定厚度的片状吊环。经过对 不同直径吊环的多次试验，发现当调换 直径等于或略大于3.3cm时,在液膜被拉 破的瞬间液体与金属环之间的接触角接 近于零，此时接触面总周长约为20cm左 右。在保持接触角为零时，能得到一个 较大的待测力。
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3. 实验原理
使用片状吊环，在液膜拉破前瞬 间，考虑一级近似，认为液体的 表面张力为： f = f1 + f2 = αл(D1+ D2) 这里α为表面张力系数，D1、 D2分别为吊环的外径和内径。 液膜拉破前瞬间的受力分析图
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3. 实验结果
（1）自来水表面张力系数的测定
U1(mv) 12.9 13.1 U2(mv) -34.1 -31.4
通过计算机求得：
13.2 -36.9
13.3 13.2 13.2 -34.6 -31.7 -31.8
，α=68.57×10-3N/m
（2）伊利纯牛奶表面张力系数的测定
U1(mv) -10.2 -11.2 -11.3 -11.6 U2(mv) -33.3 -31.2 -35.2 -31.3
片状吊环在液膜拉破前瞬间有： F1 = mg + f1 + f2
此时传感器受到的拉力F1和输出电压U1成正比，有： U1 = BF1
拉脱法测定液体的表面张力系数
拉脱法测定液体的表面张力系数
实验目的
实验原理
实验仪器 实验内容及注意事项
实验后仪器的处理
数据处理
液体表面就好象是一张蹦紧的弹性薄膜,液体 表面的表面张力。可以用它来说明泡沫的形成， 浸润和毛细现象等。表面张力垂直于液体表面任 何一条线段并沿着液体表面，作用于单位长度上 的张力称为表面张力系数，用α表示。
T1 T2 F L ( D1 D2 )
表面张力系数α 的值和液体的种类、纯度、温度 以及液体上方的气体成分有关。实验证明，液体 的温度越高， α 的值越小，液体所含杂质越多， α 的值也越小，对于上述条件都不变的液体， α 值是一个常数。
实验装置
采用硅压阻式力敏传感器来测量 液体和环状金属吊片之间的表面张 力，在外力作用下，输出的电压和 外力成正比。 ΔU=BF 式中F为外力，B为硅压阻式力敏传感 器的灵敏度，单位是V / N，ΔU为传 感器输出的电压值。
T1 拉脱前 拉脱后 T2
环状金属吊片
F mg W1 液膜 (mg)’ W2
T1、T2为向上的作用力，W1、W2为环状金属吊片
所受重力和浮力之差，因为环状金属吊片在脱离 液体表面前就已经离开了液体表面，W1≈W2。 mg、（mg)’为液膜所受的重力， mg≈（mg)’ , T1、T2之差就是表面张力F。
F L
其中F为作用于线段L上的张力。
实验原理
用测量一个已知周长的金属片从待测液体表 面脱离时所需要的力，来求得该液体的表面张力 系数的方法称为拉脱法。 实验中我们用的是环状金属吊片. L=π（D1+D2） F=απ（D1+D2）
吊片脱离液体表面瞬间前后的力的平衡方 程为
拉脱法测量液体的表面张力系数(共23张PPT)
U1(mv) 9.8 9.5 9.6 9.5 9.6 9.4 U2(mv) -13.4 -13.5 -13.2 -13.4 -13.0 -13.4
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通过计算机计算可得：
α1=40.12×10-3N/m
α2=36.19×10-3N/m α3=35.49×10-3N/m
结论：不同的物质，浓度对其 表面张力的影响形式是 不一样的，可表面张力减小，并且浓 度越大，减小越慢。
1. 拉脱法
测量一个已知周长的金属圆环或金属片从从待测液体
表面脱离时所需的拉力，从而求得该液体表面张力系数的
方法称为拉脱法。所需的拉力是由液体表面张力、环的内
外径及液体材质、纯度等因素决定。
2. 吊环法和吊片法比较
（1）吊环法：使用金属细线制成吊环时，在液膜被拉破的瞬 间接触角不接近于零，此时所测得的力是表面
U1－ U2 = △U = B·△F = B（F1－ F2）= Bαл(D1+ D2) 由上式可以得到液体的表面张力系数为:
这里U1——液膜拉断前瞬间电压表的读数
U2 ——液膜拉断后瞬间电压表的读数
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四、实验内容
1. 实验方法
（1）接通数字电压表及直流电源，预热15分钟。保证测力方向和传感器
起弹簧片的平面垂直。
液膜拉破前瞬间的受力分析图
片状吊环在液膜拉破前瞬间有：
F1 = mg + f1 + f2 此时传感器受到的拉力F1和输出电压U1成正比，有：
U1 = BF1
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片状吊环在液膜拉破后瞬间有：
F2 = mg 同样有 U2 = BF2
片状吊环在液膜拉破前后电压的 变化值可表示为：
液膜拉破后瞬间的受力分析图
-12.5 -35.8
拉脱法液体表面张力系数的测定
液体表面张力系数的测定一 实验目的1． 用砝码对硅压阻力敏传感器进行定标,计算该传感器的灵敏度,学习传感器的定标方法。
2． 观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3． 测量自来水的表面张力系数。
二 实验仪器FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪 1套 游标卡尺（精度为0.02mm ） 三 实验原理一个金属环固定在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起圆环，当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差值f 为απ)(21D D f += （1） 式中：1D 、2D 分别为圆环外径和内径，α为液体表面张力系数，g 为重力加速度，所以液体表面张力系数为：)](/[21D D f +=πα （2）实验中，液体表面张力可以由下式得到：B U U f /)(21-= （3）B 为力敏传感器灵敏度，单位mV/N 。
1U ,2U 分别为即将拉断水柱时数字电压表读数以及拉断时数字电压表的读数。
四 实验内容与步骤1． 开机预热，调节仪器水平。
2． 清洗玻璃器皿和吊环。
3． 将吊盘轻轻地挂在力敏传感器的钩上（注意：传感器挂钩所承受力的范围是0~0.098N 。
挂钩上不能挂太重的物体，以防损坏仪器）。
若整机已预热3分钟以上，可对力敏传感器定标：（1） 在加砝码前应首先对仪器调零，安放砝码时应尽量轻；（2） 将6个砝码依次放入吊盘内，每增加1个砝码记录一次数字电压表示数计入表1中。
4． 在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。
5． 用游标卡尺测定吊环的内、外直径，数据计入表2中。
然后挂上吊环，在测定液体表面张力系数过程中，观察到液体产生的浮力与张力的情况与现象，以逆时针转动升降台大螺帽时液体液面上升，当环下沿部分均浸入液体中时，改为顺时针转动该螺帽，这时液面往下降（或者说相对吊环往上提拉），观察环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。
记录吊环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表读数值为U 1，拉断时瞬间数字电压表读数为U 2，每次测量后,调节调零旋纽,使每次测量的U 1、U 2不相同。
用拉脱法测液体表面张力系数
§4.15 用拉脱法测液体表面张力系数液体具有尽量缩小其表面的趋势，好象液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。
把这种沿着表面的、收缩液面的力称为表面张力。
表面张力的存在能说明物质处于液态时所特有的许多现象，比如泡沫的形成、润湿和毛细现象等等。
在工业技术上，如矿物的浮选技术和液体输送技术等方法都要对表面张力进行研究。
测定液体表面张力的方法很多，常用的有拉脱法、毛细管法、最大气泡压力法等。
本实验采用拉脱法的是一种直接测定方法。
【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。
【实验原理】液体表面层（其厚度等于分子的作用半径，约10-8m）内的分子所处的环境跟液体内部的分子是不同的。
在液体内部，每个分子四周都被同类的其他分子所包围，它所受到的周围分子的作用力的合力为零。
由于液体上方的气相层的分子数很少，表面层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零，这个合力垂直于液面并指向液体内部，如图4.15-1所示，所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使液体表面自然收缩，直到处于动态平衡，即在同一时间内脱离液面挤入液体内部的分子数和因热运动而到达液面的分子数相等时为止。
图4.15-1 液体表面层和内部分子受力示意图将一表面洁净的矩形金属丝框竖直地浸入水中，使其底边保持水平，然后轻轻提起，则其附近的液面将呈现出如图4.15-2所示的形状，即丝框上挂有一层水膜。
水膜的两个表面沿着切线方向有作用力f，称为表面张力，φ为接触角，当缓缓拉出金属丝框时，接触角φ逐渐减小而趋向于零。
这时表面张力f垂直向下，其大小与金属丝框水平段的长度l成正比，故有Tlf2=式中，比例系数T称为表面张力系数，它在数值上等于单位长度上的表面张力。
在国际单位制中，T的单位为N·m-1。
表面张力系数T与液体的种类、纯度、温度和它上方的气体成分有关。
实验表明，液体的温度越高，T值越小；所含杂质越多，T值也越小。
拉脱法测定液体表面张力
二、与其他方法对比
与其他方法相比较而言，拉脱法测量液体表面张力仪器较为复杂，操作也较 为繁琐，但是拉脱法测量液体表面张力的精度较高，且数据处理简单，原理简单 易懂， 是一中不错的表面测量方法， 本方法适用范围较广， 适用与几乎所有液体。 当然微量的液体测是精度不高。同样，毛细管法精度同样不高，认为误差一定较大。
Key word： surface tension of liquid，pulling escape， measures test
前言：
液体表面张力是液体极其重要的性质，人们绝不满足于液体表面张力的测定的 精度，不断探究新的方法测定液体表面张力[1-3]。有的方法可以实现快速的测量， 如毛细管法，气泡法等；有些方法可以实现精确的测量，如拉脱法等。本文就是 要介绍拉脱法的基本原理和实验的基本方法。
拉脱法测定液体表面张力
摘要：表面张力是液体的重要特性，类似于固体内部的拉伸应力。表面张力存在 于液体极薄的表面层， 由液体表层分子作用产生。液体表面层的分子有从液面 挤入液内的趋势，从而使液体有尽量缩小其表面的趋势，整个液面如同一张拉紧 了的弹性薄膜，我们把这种沿着液体表面，使液面收缩的力称为表面张力。作用 于液面单位长度上的表面张力，称为液体的表面张力系数，测定液体表面张力系 数的方法有：拉脱法、毛细管法、最大气泡压力法等。本实验采用拉脱法测定表 面张力系数。 关键词：表面张力，拉脱法，测试实验 Measuring Coefficient of Liquid Face Tension with Pulling Escape
Student number:11S109014 name: Jin Xiu Yu Harbin institute of technology School of Materials Science and Engineering
实验1液体表面张力系数测定（拉脱法）
实验1液体表面张力系数测定（拉脱法）实验1 液体表面张力系数测定（拉脱法）【实验目的】1．学习测力计的定标方法。
2．观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象。
3．测量纯水和其它液体的表面张力系数。
【实验仪器】温度计，液体表面张力测定装置（如图5-2所示）。
1．硅压阻力敏传感器。
（1）受力量程：0—0.098N。
（2）灵敏度：约3.00V/N（用砝码质量作单位定标）。
2．显示仪器(读数显示：200 mV 三位半数字电压表)。
3．力敏传感器固定支架、升降台、底板及水平调节装置。
4．吊环：外径φ3.496cm、内径φ3.310cm、高0.850cm的铝合金吊环。
5．直径φ12.00cm玻璃器皿一套。
6．砝码盘及0.5克砝码7只。
【预习要求】1. 推导测量公式。
2. 列出实验步骤与记录表。
【实验依据】表面张力是指作用于液体表面上任一假想直线的两侧、垂直于该直线且平行于液面、并使液面具有收缩倾向的一种力。
从微观上看，表面张力是由于液体表面层内分子作用的结果。
可以用表面张力系数来定量地描写液体表面张力的大小。
设想在液面上一长度为L的直线，在L的两侧，表面张力以拉力的形式相互作用着，拉力的方向垂直于该直线，拉力的大小正比于L，即f=aL，式中a表示作用于直线的单位长度上的表面张力，称为表面张力系数，其单位为N/m 。
液体表面张力的大小与液体的成分有关。
不同的液体由于它们有不同的摩尔体积、分子极性和分子间力而具有不同的表面张力。
实验表明温度对液体表面张力影响极大，表面张力随温度升高而减小，二者通常相当准确地成直线关系。
表面张力与液体中含有的杂质有关，有的杂质能使表面张力减小，有的却使之增大。
表面张力还与液面外的物质有关。
如图5-1 所示,将表面清洁的铝合金吊环挂在测力计上并垂直浸入液体中, 使液面下降，当吊环底面与液面平齐或略高时, 由于液体表面张力的作用, 吊环的内、外壁会带起液膜。
图5-1 拉脱过程吊环受力分析平衡时吊环重力mg 、向上拉力F 与液体表面张力f （忽略带起的液膜的重量）满足cos f mg F += (1)在吊环临界脱离液体时, 0≈?, 即1cos ≈?, 则平衡条件近似为)]([21D D mg F f +=-=πα (2)式中1D 为吊环外径, 2D 为吊环内径。
拉脱法测液体表面张力系数及数据处理-液体表面张力数据处理.doc
FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪使用情况介绍【引言】山于液体分子间的相互吸引力，使得液体具仃尽量缩小其表血的趙势，好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩液临的力称为表血张力。
表而张力的存在解释了物质的液体状体所呈现的许多现彖，如泡沫的形成、浸润和毛细现象等。
在工业技术上，浮选技术和液体输送技术等方面都要对表而张力进行研究。
测定表面张力系数常用的方法有：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
这里，将利用该仪器应用拉脱法测量纯净水的表面張力系数。
【仪器介绍】FD-NST-I型液体衷而张力系数测定仪由上海父艮人学实验教学中心与上海复旦天欣科教仪器有限公司联合研制。
一、仪器纽成（如图1所示）及技术指标1、硅压阻力敏传感器（1）受力是程：0〜0.098N（2）灵敏度：约3.00V/N（3）非线性误差：＜0.2%（4）供电电压：直流5〜12伏2、显示仪器（1）读数显示：200〃比三位半数字电压表（2）调零：手动多圈电位器（3）连接方式：5芯航空插头3、力敏传感器固定支架、升降架、底板及水平调节装気4、吊环：夕卜径约34.96mm、内径约33.10加加、髙约&50加加的铝合金吊环5、直径约120.0〃〃”玻璃器皿一套6、铝合金祛码盘及0.5克祛码7只7、外形尺寸(1) 支架及底盘尺寸:2S0mm x 280〃〃” x 320m(2) 仪器尺寸：24 0mm x 240mm x 100mm图1 FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪。
其中,1、硅压阻力敏传感器2、数字电压表显示屏3、力敏传感器固定支架、升降台、底板及水平调节装置4、吊环5、玻璃器皿6、祛码盘及对应祛码一套7、调节大螺母8、调零旋钮9、航空插头接口二、仪器用途1、可用琏码対硅床阻力敏传感器定标，计算该传感器的灵敏度，并学习传感器的定标方法。
2、可观察拉脱法测液体表mi张力的物理过程和物理现彖，并用物理学皋本概念和定律进行分析和研究，加深对物理规律的认识。
拉脱法测量液体的表面张力系数
主要内容
一、基本知识点 二、实验仪器 三、实验原理 四、实验内容 五、实验现象的受力分析
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一、基本知识点
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。
这里，f 为表面张力
电压表读数达到最大值，此时有
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2. 阶段2的受力分析
达到最大值后，继续反方向转动调节螺母，可以发 现，电压表读数开始减小，这主要是因为附着在液膜上 的水在重力的作用下向下滑，所以拉力减小。
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3. 阶段3的受力分析
在液膜拉破前瞬间有：
F1 = mg + f1 + f2 = mg + f
的表面张力系数α。
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2. 定标
向砝码盘内一次加不同质量的砝码，测出相应 拉力时传感器的电压输出值，实验结果见表1。采 用最小二乘法可求得： 灵敏度：B = 3.186×103 mv/N 拟合的线性相关系数：r = 0.0428 mv
表1 力敏传感器定标
m/g 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 V/mv 15.5 31.3 47.0 62.6 78.1 93.8 109.2
△U＝B·△F
式中: △F ：外力的增量
B ：传感器的灵敏度 △U ：相应的电压改变量
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三、实验原理
1. 拉脱法
测量一个已知周长的金属圆环或金属片从从待测液体 表面脱离时所需的拉力，从而求得该液体表面张力系数的 方法称为拉脱法。所需的拉力是由液体表面张力、环的内 外径及液体材质、纯度等因素决定。
测量液体表面张力系数
1.拉脱法测量液体表面张力系数g=9.7936m/s2 每个砝码质量为5g 温度为25o C硅压阻式力敏传感器灵敏度测量数据砝码个数 1 2 3 4 5 6 7传感器示数14.3 33.6 50.8 69.8 86.1 107.5 123.1硅压阻式力敏传感器灵敏度为：K=0.3716 mV/N相关系数为：r=0.9996拉脱法测量数据1 2 3 4 5 6U/mv 12.8 12.6 13.0 12.4 12.5 12.41/mv -39.6 -39.4 -39.7 -39.8 -39.7 -39.5U2△U i/mv 52.4 52.0 52.7 52.2 52.2 51.9 传感器示数差平均值：△U=∑△U i/6=52.2mv吊环内、外径分别为D1=33.25mm 、D2=35.05mm液体表面张力系数:σ=△U/[πK(D1+D2)]=65.47×10-3N/m与液体表面张力系数标准值比较得：E拉脱=|σ-σ标|/σ标×100%=9.02%误差分析：1.因风吹、桌面晃动等原因造成吊环摆动，使所测数据存在误差。
2.吊环脱离液体表面时不能完全保证水平，使所测数据存在误差。
3.砝码表面腐蚀，质量存在偏差。
2.毛细管法测量液体表面张力系数g=9.7936m/s2 ρ水=0.99706g/cm-3 温度为25o C毛细管法测量测量数据1 2 3 4 5 6/mm 14.231 14.109 13.134 13.122 13.188 15.281x1x/mm 15.157 15.076 14.062 14.052 14.132 14.3312d/mm 0.926 0.967 0.928 0.930 0.944 0.944y/mm 42.216 41.857 41.53 42.381 41.607 42.1321/mm 12.889 12.462 12.128 12.874 12.502 12.920y2h/mm 29.327 29.395 29.402 29.507 29.105 29.212毛细管内径平均值：d=0.940mm毛细管内液面上升高度：h=29.325mm液体表面张力系数:σ=dρg(h+d/6)/4=67.83×10-3N/m与液体表面张力系数标准值比较得：E毛细管=|σ-σ标|/σ标×100%=5.74%误差分析：1.毛细管内有油污、尘埃等，影响实验测量。
拉脱法测量液体的表面张力系数
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。
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二、实验仪器
1. 实验装置
1.底座及调节螺丝 4.金属片状圆环 6.数字电压表
2.升降调节螺母 3.培养皿 5.硅压阻式力敏传感器及金属外壳
片状吊环在液膜拉破前瞬间有： F1 = mg + f1 + f2
此时传感器受到的拉力F1和输出电压U1成正比，有： U1 = BF1
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片状吊环在液膜拉破后瞬间有：
F2 = mg 同样有 U2 = BF2 片状吊环在液膜拉破前后电压的
变化值可表示为：
液膜拉破后瞬间的受力分析图
U1－ U2 = △U = B·△F = B（F1－ F2）= Bαл(D1+ D2) 由上式可以得到液体的表面张力系数为:
这里U1——液膜拉断前瞬间电压表的读数
U2 ——液膜拉断后瞬间电压表的读数
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四、实验内容
1. 实验方法
（1）接通数字电压表及直流电源，预热15分钟。保证测力方向和传感器 起弹簧片的平面垂直。
（2）传感器定标：挂上砝码盘将数字电压表调零，等质乘法拟合，求出传感
对整个的实验过程，可以分为以下3个阶段：
吊环浸没在水中， 电压表显示负值
反方向旋转螺母， 电压表读数增加
继续旋转读数增
加到一个最大值 阶段1
继续旋转， 读数开始减小
阶段2
此时，观察电压表 读数，记下U1、U2
减小到某一个 值，液膜破裂
阶段3
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1. 阶段1的受力分析
吊环下沿浸没在水中时，有
吊环下沿拉离水面，开始拉起液膜时，有
用拉脱法测定液体的表面张力系数实验
实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数液体表层厚度约 内的分子所处的条件与液体内部不同, 液体内部每一分子被周围其它分子所包围, 分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子, 其密度远小于液体分子密度, 因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多, 也就是说所受的合力不为零, 力的方向是垂直与液面并指向液体内部, 该力使液体表面收缩, 直至达到动态平衡。
因此, 在宏观上, 液体具有尽量缩小其表面积的趋势, 液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象, 例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此, 了解液体表面性质和现象, 掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有: 拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】1. 了解 新型焦利氏秤实验仪的基本结构, 掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法；2. 观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3. 掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
【实验原理】1. 测量公式推导:当逐渐拉提冂形铝片框时, 角逐渐变小而接近为零, 这时所拉出的液膜前后两个表面的表面张力 均垂直向下。
设拉起液膜将破裂时的拉力为 , 则有 f 2g )m m (F 0+•+= （1）式中: 为粘附在框上的液膜质量, 为线框质量。
因表面张力的大小与接触面周界长度成正比, 则有:)d L (2f 2+•α= （2）比例系数 称表面张力系数, 单位为 。
由（1）, （2）式得: )d L (2g)m m (F 0+•+-=α （3）由于冂形铝片框很薄, 被拉起的水膜很薄, 较小, 可以将其忽略, 且一般有 , 那么 , 于是（3）式可以简化为 : L2gm F 0•-=α（4）2. 用 新型焦利氏秤实验仪来测量 值:新型焦利氏秤实验仪相当于一个精密的弹簧称, 常用于测量微小的力, 根据胡克定理制作而成。
用拉脱法测液体的表面张力系数
用拉脱法测液体的表面张力系数1．实验目的(1) 学习焦利秤测量微小力的原理和方法(2) 用拉脱法测量液体的表面张力系数，并观察杂质对表面张力的影响。
2．实验仪器焦利秤、砝码、细“”形金属丝框、玻璃杯等。
3．实验原理液体表面张力是液体表面的重要特性，存在于液体极薄的表面层内，是液体表面层内分子力作用的结果。
将一块表面洁净的矩形金属薄片竖直地浸入液体中，然后轻轻提起，则其附近的液面在外界拉力下将呈现如图一所示的形状。
各力平衡的条件为： F =mg +f (1)式中，F 是所施外力，mg 为薄片和它所附的液体的总重力，f 为表面张力。
实验中用如图二所示的“ ”形金属丝框代替金属薄片，由于表面张力与接触面的周)(2d l f +=α (2) 图一 图二式中，比例系数α称为表面张力系数，其值等于作用在液体表面单位长度的力，将(4-20)代入(4-19)式中，可得：)(2d l mgF +-=α (3)式中，l 为“ ”形框的长度，d 为金属丝得直径。
由于l >>d ，所以上式可简化为：lmgF 2-=α (4) 当在弹簧下端的砝码盘内加入砝码时，弹簧受力而伸长。
由胡克定律知，在弹性限度内对弹簧所施外力F 与弹簧伸长量x ∆，就可算出作用于弹簧上的外力。
当把“ ”形框挂在焦利秤的弹簧秤下端时，弹簧所受拉力为mg 。
当把“ ”形框浸入水中再缓缓拉起时，由于表面张力的作用，一部分液体被“ ”形框带起形成液体膜，当所施加外力大于f 时，被带起的液膜破裂，“ ”形框脱出液面。
再液体膜破裂的瞬间弹簧所受为F =mg +f (略去水膜自重)。
此时弹簧所受的表面张力为f ＝F －mg 。
这一很小的作用力使弹簧发生形变x '∆，则x k f '∆=。
将这两式代入(4)式中，有lx k 2'∆=α(5)由以上讨论知，要测量表面张力系数α，只要测出“”形框的长度l ，弹簧的倔强系数k以及以及液膜破裂的瞬间由于表面张力引起的弹簧伸长量x '∆即可。
拉脱法测量液体的表面张力系数
3. 实验结果
（1）自来水表面张力系数的测定
U1(mv) 12.9 13.1 U2(mv) -34.1 -31.4
通过计算机求得：
13.2 -36.9
13.3 13.2 13.2 -34.6 -31.7 -31.8
，α=68.57×10-3N/m
（2）伊利纯牛奶表面张力系数的测定
U1(mv) -10.2 -11.2 -11.3 -11.6 U2(mv) -33.3 -31.2 -35.2 -31.3
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通过计算机计算可得： α1=40.12×10-3N/m α2=36.19×10-3N/m α3=35.49×10-3N/m
结论：不同的物质，浓度对其 表面张力的影响形式是 不一样的，可能增加也 可能减小。对自制的糖 水，随着浓度的增加， 表面张力减小，并且浓 度越大，减小越慢。
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五、实验现象的受力分析
片状吊环在液膜拉破前瞬间有： F1 = mg + f1 + f2
此时传感器受到的拉力F1和输出电压U1成正比，有： U1 = BF1
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片状吊环在液膜拉破后瞬间有：
F2 = mg 同样有 U2 = BF2 片状吊环在液膜拉破前后电压的
变化值可表示为：
液膜拉破后瞬间的受力分析图
U1－ U2 = △U = B·△F = B（F1－ F2）= Bαл(D1+ D2) 由上式可以得到液体的表面张力系数为:
的表面张力系数α。
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2. 定标
向砝码盘内一次加不同质量的砝码，测出相应 拉力时传感器的电压输出值，实验结果见表1。采 用最小二乘法可求得： 灵敏度：B = 3.186×103 mv/N 拟合的线性相关系数：r = 0.0428 mv