液体表面张力系数测量201309
液体表面张力系数的测量
液体表面张力系数的测定表面张力是液体表面的重要特性，它类似于固体内部的拉伸应力，这种应力存在于极薄的表面层内，是液体表面层内分子力作用的结果。
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。
实验目的：1、了解液体表面性质。
2、熟悉用拉脱法测定表面张力系数的方法。
3、熟悉用焦利弹簧秤测量微小力的方法。
实验仪器：焦利弹簧秤，被测液体，游标卡尺，矩形金属框，烧杯，砝码及托盘等实验原理：1、面张力的由来假设液体表面附近分子的密度和内部一样，它们的间距大体上在势能曲线的最低点，即相互处在平衡的位置上。
由图（1）可以看出，分子间的距离从平衡位置拉开时，分子间的吸引力先加大后减小，在这儿只涉及到吸引力加大的一段，如图（2）所示，设想内部某个分子A欲向表面迁徙，它必须排开分子1、2，并克服两侧分子3、4和后面分子5对它的吸引力。
用势能的概念来说明，就是它处在图（3）左边的势阱中，需要有大小为d E 的激活能才能越过势垒，跑到表面去。
然而表面某个分子B 要想挤向内部，它只需排开分子''21、和克服两侧分子''43、的吸引力即可，后面没有分子拉它。
所以它所处的势阱（图（3）中右边的那个）较浅，只要较小的激活能'dE 就可越过势垒，潜入液体内部。
这样一来，由于表面分子向内扩散比内部分子向表面扩散来得容易，表面分子会变得稀疏了，其后果是它们之间的距离从平衡位置稍为拉开了一些，于是相互之间产生的吸引力加大了，这就是图(3)右边所示的情况。
此时分子B 需克服分子''43、对它的吸引力比刚才大，从而它的势阱也变深了，直到'dE 变得和d E 一样时，内外扩散达到平衡。
液体表面张力系数的测定
实验原理液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面自然收缩，犹如紧张的弹性薄膜。
由于液面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力。
设想在液面上作长为L 的线段，线段两侧液面便有张力f 相互作用，其方向与L 垂直，大小与线段长度L 成正比。
即有：f ＝L （1）比例系数称为液体表面张力系数，其单位为Ｎm -1。
将一表面洁净的长为Ｌ、宽为d 的矩形金属片（或金属丝）竖直浸入水中，然后慢慢提起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有F ＝ mg ＋f （2）式中Ｆ为把金属片拉出液面时所用的力；mg 为金属片和带起的水膜的总重量；f 为表面张力。
此时，f 与接触面的周围边界2（L ＋ d ）,代入（2）式中可得本实验用金属圆环代替金属片，则有αα式中d 1、d 2 分别为圆环的内外直径。
实验表明，与液体种类、纯度、温度和液面上方的气体成分有关，液体温度越高，值越小，液体含杂质越多，值越小，只要上述条件保持一定，则是一个常数，所以测量时要记下当时的温度和所用液体的种类及纯度。
实验仪器焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，蒸馏水，游标卡尺等。
焦利秤的主要结构如图所示：1 弹簧，2 配重圆柱体，3 小指针，4 游标尺，5 砝码托盘，6 载物平台，7 调节平台高度的小螺钉，8 调节平台高度的微调旋钮，9水平调节螺丝，10 调节游标高度的微调旋钮，11 调节游标高度的小螺钉，12 小镜子， 13 主尺。
ααααα仪器的实物图调平底盘，将仪器依次挂好；调底盘高度和游标高度，使指针位于游标中心“0”刻度测表面张力实验内容1．安装好仪器，挂好弹簧，调节底板的三个水平调节螺丝，使焦利秤立柱竖直。
在主尺顶部挂入吊钩再安装弹簧和配重圆柱体，使小指针被夹在两个配重圆柱中间，配重圆柱体下端通过吊钩钩住砝码托盘。
调整小游标的高度使小游标左侧的基准线大致对准指针，锁紧固定小游标的锁紧螺钉，然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合，当镜子边框上刻线、指针和指针的像重合时（即称为“三线对齐”），读出游标０线对应刻度的数值Ｌ0。
(完整版)液体表面张力系数的测定实验报告.docx
液体表面张力系数的测定一实验目的1学习用界面张力仪测微小力的原理和方法。
2深入了解液体表面张力的概念，并测定液体的表面张力系数二实验原理1液体表面张力由于液体分子之间存在作用力，使每个位于表面层内的分子都受到一个指向液体内部的力，这就使每个分子都有从液体表面进入液体内部的倾向，所以液体表面积有收缩的趋势，在没有外力的情况下，液滴总是呈球形，致使其表面积缩到最小，这种使液体表面收缩的力叫做液体的表面张力。
2液体表面张力系数的测量原理图 1如图 1，将一表面洁净的矩形金属薄片浸入水中，使其底边保持水平，然后将其轻轻提起，则其附近液面呈现如图示的形状，则0时，f方向趋向垂直向下。
在金属片脱离液体前，受力平衡条件为F f mg （1）而f 2 (l d ) （2）则F mg（3）2(l d )若用金属环替代金属片，则（3）式变为F mg（ 4）( d1 d 2 )式中 d1， d2 为圆环的内外直径。
若用补偿法消除mg 的影响，即f F mg则（ 4）式可写为f（ 5）(d1d2 )即为液体表面张力系数。
三实验仪器液体界面张力仪、标准砝码、环形测件、玻璃杯、镊子、纯净水、小纸片四实验内容及步骤1仪器调整。
调整仪器水平，刻度盘归零。
2调零。
将小纸片放在金属环上，调整调零旋扭，通过放大镜观察，指针、指针的像及红线三线重合。
3绘制质量标准曲线分别在小纸片上放100mg、 300 mg 、 500 mg 、 700 mg、 1000 mg 的砝码，记下对应的刻度盘的示数。
以所加砝码的质量作为横坐标，刻度盘的示数作为纵坐标，绘制质量标准曲线。
4测量纯净水的表面张力系数调零。
用玻璃杯盛大约2/3 的水，放在样品座上，调节样品座的高度，使金属环刚好浸过水面。
左手调节样品座下面的螺丝，使样品座缓慢的下降，右手调节蜗轮旋扭。
两手调节的同时，眼睛观察三线始终重合，直到环把水膜拉破为止。
记下刻度盘示数M ’。
为了消除随机误差，共测五次。
实验报告-液体表面张力系数的测量-物理
加 砝 码
0.4
0.2
0.0
加 加 砝 砝 码 加码 砝 0码 盘
50
100
150
200
t/s
物理实验报告附页-液体表面张力系数的测量
物理实验报告附页-液体表面张力系数的测量
2、 用半导体压阻式传感器测量液体表面张力系数
实验数据绘图如下：
由图像见 U1-U2=0.122（0.1V）
传感器 定 标 U-F图
1.0 0.9 0.8 0.7
Equation y=a+b Adj. R-Squ 0.99982 U/V U/V Intercep Slope Value Standard Er 0.327 0.00178 0.078 3.74012E-4
10U/mV linear fit of U
物理实验报告附页-液体表面张力系数的测量
1、 对半导体压阻式传感器进行定标
增加传感器挂钩上砝码个数，记下电压（放大 10 倍）
F/(10-3*9.8)N 10U/mV
0 1 2 3 4 5 6 0.3272 0.4054 0.4835 0.5665 0.6374 0.7179 0.7985
7 8 0.8791 0.9499
10U/mV
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.6 0.5 0.4 0.3 0 2 4 6 8
F/(10-3*9.8)N
斜率 K 即为传感器灵敏度 K=0.078 [0.1V/(10-3*9.8N)] 另外，数据采集卡电压随时间变化如下图
定 标 ：传感器 输出电压随时 间的变 化
10U/mV
1.0
0.8
10U/mV
0.6
…… ……
液体表面张力系数测定实验原理
液体表面张力系数测定实验原理一、引言液体表面张力系数是指液体表面分子间相互作用力的强度。
它是液体的一个重要性质，对于很多科学领域都具有重要意义，如物理学、化学、材料科学等。
因此，测定液体表面张力系数具有很高的实用价值。
二、实验原理1. 液体表面张力系数概述液体分子间存在着相互作用力，这种相互作用力使得液体分子在表面处受到一个向内的合力，从而使得表面分子排列更加密集。
这种现象被称为“表面张力”。
液体表面张力系数是测量一定温度下单位长度内所需施加的外界作用力以克服该液体自身分子间吸引作用所需的能量。
通常用γ表示。
2. 测定方法（1）测量降低表面张力法（垂直法）将一根平滑而细长的金属棒或玻璃棒插入被测液中，并将其缓慢地升起。
当棒从液中抬出时，在棒与液交界处会形成一个凹陷区域，这个凹陷区域的大小与液体表面张力有关。
（2）测量降低表面张力法（水平法）将一根平滑而细长的金属棒或玻璃棒插入被测液中，并将其缓慢地升起。
当棒从液中抬出时，在棒与液交界处会形成一个环状凹陷区域，这个凹陷区域的大小与液体表面张力有关。
（3）测量上升管法在一根细长的玻璃管中充满被测液体，然后将玻璃管垂直放置于水池中。
当外部施加一个向上的拉力时，由于液面弯曲，导致管内压强变化。
通过测量这个压强变化，可以计算出液体表面张力系数。
三、实验步骤1. 准备工作（1）清洗实验器材：用去离子水和无灰纸擦拭干净实验器材。
（2）准备试样：选取需要测定表面张力系数的液体，并将其倒入干燥且干净的容器中。
2. 测定降低表面张力法（垂直法）（1）将一根细长的金属棒或玻璃棒插入被测液中。
（2）将棒缓慢地升起，观察并记录液体在棒与液交界处形成的凹陷区域大小。
（3）重复上述步骤多次，取平均值作为测量结果。
3. 测定降低表面张力法（水平法）（1）将一根细长的金属棒或玻璃棒插入被测液中。
（2）将棒缓慢地升起，观察并记录液体在棒与液交界处形成的环状凹陷区域大小。
（3）重复上述步骤多次，取平均值作为测量结果。
液体表面张力系数的测定实验报告数据
液体表面张力系数的测定实验报告数据一、实验目的1、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数的原理和方法。
2、学习使用焦利秤测量微小力的原理和方法。
3、加深对液体表面张力现象的理解。
二、实验原理液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面犹如一张拉紧的弹性膜，具有收缩的趋势。
这种沿着液体表面，垂直作用于单位长度上的力称为表面张力。
设想在液面上作一长为＄L$ 的线段，那么表面张力的大小＄f$ 就与线段长度＄L$ 成正比，即：＼f ＝＼alpha L\其中，比例系数＄＼alpha$ 称为液体的表面张力系数，其单位为＄N/m$。
在本实验中，我们采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
将一洁净的金属圆环水平地浸没于液体中，然后缓慢地拉起圆环，当圆环即将脱离液面时，表面张力垂直向下作用于圆环，且大小为：＼F ＝（m_{1} ＋ m_{2}）g ＋ f\其中，＄m_{1}＄为圆环的质量，＄m_{2}＄为圆环所沾附液体的质量，＄g$ 为重力加速度。
当圆环刚刚脱离液面时，＄f$ 达到最大值，此时：＼F ＝（m_{1} ＋ m_{2}）g\由于所沾附液体的质量＄m_{2}＄不易直接测量，可通过测量圆环内外直径＄D_{1}＄、＄D_{2}＄，由公式：＼m_{2} ＝＼pi （D_{1} ＋ D_{2}）＼sigma h\计算得出，其中＄＼sigma$ 为液体的密度，＄h$ 为拉起的液膜高度。
三、实验仪器焦利秤、砝码、游标卡尺、金属圆环、纯净水、温度计等。
四、实验步骤1、安装好焦利秤，调节底座水平，使秤框能上下自由移动。
2、测量金属圆环的内外直径＄D_{1}＄、＄D_{2}＄，各测量六次，取平均值。
3、挂上砝码盘，调节焦利秤的零点。
4、将金属圆环洗净，用纯净水冲洗后，挂在焦利秤的小钩上。
5、调节升降旋钮，使圆环缓慢下降，浸没于水中，注意保持水平。
6、然后缓慢上升，观察圆环即将脱离液面时的示数，记录此时的拉力＄F$。
7、测量水温，记录温度值。
液体表面张力系数的测量
液体表面张力系数的测量许多涉及液体的物理现象都与液体的表面性质有关，液体表面的主要性质就是表面张力。
例如液体与固体接触时的浸润与不浸润现象、毛细现象、液体泡沫的形成等，工业生产中使用的浮选技术，动植物体内液体的运动，土壤中水的运动等都是液体表面张力的表现。
液体表面在宏观上就好像一张绷紧的橡皮膜，存在沿着表面并使表面趋于收缩的应力，这种力称为表面张力，用表面张力系数σ来描述。
因此，对液体表面张力系数的测定，可以为分析液体表面的分子分布及结构提供帮助。
液体的表面张力系数σ与液体的性质、杂质情况、温度等有关。
当液面与其蒸汽相接触时，表面张力仅与液体性质及温度有关。
一般来讲，密度小，易挥发液体σ小；温度愈高， σ愈小。
测量液体表面张力系数有多种方法，如拉脱法，毛细管法，平板法，最大泡压法等。
本实验是用拉脱法和毛细管法测定液体的表面张力系数。
【实验目的】1．用拉脱法测量室温下液体（水）的表面张力系数；2. 用毛细管法测量室温下液体（水）的表面张力系数；3．学习力敏传感器的使用和定标。
【实验原理】一、拉脱法测量一个已知周长L 的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，求得该液体表面张力系数的实验方法称为拉脱法．若金属片为环状吊片时，考虑一级近似，可以认为脱离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即 122()F L D D σσπ=⋅=⋅+ （1）式中，F 为脱离力，D 1，D 2分别为圆环的外径和内径， σ为液体的表面张力系数．脱离力的测量应该为即将脱离液面测力计的读数F 1减去吊环本身的重力mg 。
吊环本身的重力即为脱离后测力计的读数F 2。
所以表面张力系数为：)()(2121211D D F F D D mg F +-=+-=ππσ (2) 硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥，当外界压力作用于金属梁时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压大小与所加外力成正此，即ΔΔU K F = （3）式中，∆U F 为外力的大小，K 为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，∆U 为传感器输出电压的大小。
精编液体表面张力系数测量_资料
2.5
3 3.5
74.6 89.2 104.1
U(mV)
砝码与电压关系图
120
y = 29.886x - 0.3286
100
R2 = 0.9999
80
60
40
20
0
0
1
2
3
4
m(g)
系列1 线性 (系列1)
B k 9.8(V / N)
测量液体表面张力系数α
首先顺时针将升降台调到底， 然后调整调节架高度使吊环离开液面0.5cm左右。
调节升降台拉起水柱时动作必须轻缓，应注意液膜必 须充分地被拉伸开，不能使其过早地破裂，实验过程 中不要使平台摇动而导致测量失败或测量不准。
附：水的表面张力系数 0.073 22 0.072 75 0.071 97 0.071 18
水温 t°C
10
15
20
25
30
测量液体表面张力系数α
测量吊环拉断液柱前一瞬间环受到拉力F1对应的电压值U1 测量水柱拉断脱离液面吊环受力为F2对应的电压值U2
f
(D1 D2 )
(U1 U2 )
B (D1 D2 )
(N / m)
液体表面张力系数α测量
测量次数
1
U1(mv)
U2(mv)
内径:3.310cm ；外径:3.496cm
2
3
4
5
思考题
1.本实验操作中，误差来源可能在哪些方面，应 如何避免。 2. 简述液体表面张力系数α的影响因素。
谢谢
物理教学实验中心
液体表面张力系数的测量
实验目的
1.掌握硅单晶电阻应变传感器的原理和方法； 2.学习使用吊环拉脱法测量液体表面张力系数； 3.掌握使用计算机软件进行数据处理。
实验题目 液体表面张力系数的测定
实验题目液体表面张力系数的测定液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数，测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一，该方法的特点是用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量的方法直观，概念清楚。
拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器要求较高，由于用拉脱法测量液体表面的张力约在1×10-3～1×10-2N之间，因此需要的有一种量程较小、灵敏度高、且稳定好的测量力的仪器。
近年来，新发展的硅压阻式力敏传感器张力测定仪正能满足测量液体表面张力的需求，它比传统的焦利秤、扭秤等灵敏度高，稳定性好，且可数字信号显示，利于计算机实时测量。
为了对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解，在对水进行测量以后，再对甘油进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随溶液浓度的变化现象，从而对这个概念加深理解。
【目的要求】1、掌握用拉脱法测量液体的表面张力系数。
2、测量不同浓度的溶液的表面张力系数，观察掌握表面张力系数随溶液浓度的变化而变化的现象，加深对表面张力系数的理解。
【仪器用具】液体表面张力测定仪、游标卡尺、烧杯等。
【实验原理】实验装置，如下图，其中，液体表面张力测定仪，包括硅扩散电阻，非平衡电桥的电源和测量电桥失去平衡时输出电压大小的数字电压表，铁架台、微调升降台、装有力敏传感器的固定杆、盛液体的玻璃皿和圆环形吊环片。
实验证明，当环的直径在3厘米附近而液体和金属环接触角近似为零时，运用公式F=α·π (D1+D2)测量各种液体的表面张力系数的结果较为正确。
测量一个已知周长的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，求得该液体表面张力系数的实验方法称为拉脱法。
若金属片为环状吊片时，可认为脱离力为表面张力系数乘以脱离表面的周长，即：F=α·π (D 1+D 2)…F 为脱离力，D 1、D 2分别为圆环的内、外径，α为液体的表面张力系数。
硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散 电阻集成一个非平衡电桥。
液体表面张力系数测定
液体表面张力系数测定液体表面张力系数是描述液体分子之间相互作用强度的物理量，也是评价液体表面性质的重要参数。
在实验室中，常采用不同方法对液体表面张力系数进行测定。
本文将介绍几种常用的测定方法和实验步骤，以及一些注意事项。
1. 原理液体表面张力系数是液体表面单位长度的表面能，通常用符号 $\\gamma$ 表示。
在液体表面张力作用下，液体表面形成一个具有弹性的薄膜，趋向减小其表面积。
表面张力系数的测定可以了解液体分子之间的相互作用程度和表面性质。
2. 测定方法2.1. 动态方法动态方法是通过测定液体在不同外界条件下的动力学行为来确定表面张力系数。
常用的动态方法包括颤动法、旋转法和挂滴法等。
2.2. 静态方法静态方法是通过测定液体在平衡状态下的力学行为来确定表面张力系数。
常用的静态方法包括测量法、悬浮法和蒸发法等。
3. 实验步骤3.1. 颤动法测定1.准备一定容量的实验液体和振荡器。
2.将实验液体倒入振荡器，使液体表面光滑平整。
3.开启振荡器，记录液体的振荡频率和振幅。
4.根据实验结果计算表面张力系数。
3.2. 挂滴法测定1.准备一定容量的实验液体和测量仪器。
2.将液体滴在指定的位置，并记录滴下液滴的时间。
3.根据液滴的时间和液体的密度计算表面张力系数。
4. 注意事项1.实验环境应保持稳定，避免外界因素干扰。
2.操作仪器时应注意安全，避免液体溅出或器具损坏。
3.在测定过程中，应根据实际情况采取相应的校正方法，确保实验结果的准确性。
5. 结论通过以上实验方法的测定，我们可以得到液体表面张力系数的定量值，进一步了解液体的特性和表面性质。
液体表面张力系数的测定对于科研和实际应用具有重要意义，有助于推动液体力学研究的发展。
以上就是液体表面张力系数测定的相关内容，希望对您有所帮助。
液体表面张力系数的测定
实验十六液体表面张力系数的测定实验目的：1．学会用拉脱法测定液体的表面张力系数；2．了解焦利氏秤的构造和使用方法；3．通过实验加深对液体表面现象的认识。
实验仪器：焦利秤、形金属丝、砝码、镊子、玻璃皿、温度计、游标卡尺实验原理：液体表面层（其厚度等于分子的作用半径，约10m）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16-1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16-1液体表面层和内部分子受力示意图将一表面洁净的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16-2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，故有式中，比例系数称为表面张力系数，它在数值上等于单位长度上的表面张力。
在国际单位制中，的单位为N ·m 。
表面张力系数与液体的种类、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，值越小；所含杂质越多，值也越小。
因此，在测定值时，必须注明是在什么温度下测定的，并且要十分注意被测液体的纯度，测量工具（金属丝框、盛液器皿等）应清洁不沾污渍。
图16-2 液体表面张力受力分析在金属丝框缓慢拉出水面的过程中，金属丝框下面将带起一水膜，当水膜刚被拉断时，诸力的平衡条件是：(16-1)式中，F 为弹簧向上的拉力，W 为水膜被拉断时金属丝框的重力和所受浮力之差，l 为金属丝框的长度，d 为金属丝的直径，即水膜的厚度，h 为水膜被拉断时的高度，ρ为水的密度，g 为重力加速度，ldh ρg 为水膜的重力，由于金属丝的直径很小，所以这项值不大。
实验报告-液体表面张力系数的测定
实验报告-液体表面张力系数的测定实验3-3 液体表面张力系数的测定一、实验目的:测量室温下水的表面张力系数。
二、实验原理:液体表面张力的存在，液体表面具有收缩的趋势，在液体表面上作一条曲线，则曲线受两侧平衡的、并与液体表面相切的表面张力的作用。
在线性近似下，表面张力的大小与曲线的长度成正比，表面张力的大小与曲线长度的比值即为液体的表面张力系数。
根据这一规律，可以用液体表面张力系数测定液体的表面张力。
在实验中用一个金属圆环固定在传感器中，该环浸没于液体中，把圆环慢慢拉起，金属圆环会受到液体表面膜的拉力作用。
表面膜拉力的大小为f=α?l=α(2πr2πr)=π(DD)α 1+21+2在页面拉脱的瞬间，膜的拉力小时。
拉力差为f=π(D+D)α (1) 12并以数字式电压表输出显示为f=(U-U)/B (2) 12由(1)、(2)，我们可以得到水的表面张力系数为α=(U-U)/[Bπ(DD)] 121+2因此，只要测量出(U-U)，B,D和D，就能得到液体的表面张力系数α 1212三、实验器材:液体表面张力系数测定仪、垂直调解台、硅压阻力敏传感器、铝合金吊环、吊盘、砝码、玻璃皿、镊子和游标卡尺。
四、实验步骤:(1)力敏传感器的定标(表3-3-1)0.500 0.100 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 物体质量m/g输出电压U/mV(2)测量金属圆环的外径D和内径D。
12(3)记录吊环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表的读数值U和拉断时瞬间数字电压表的1读数U。
并用温度计测出水的温度。
利用所测数据计算出α(表3-3-2)。
2 表3-2-2 水的表面张力系数测量-3-3D/mm D/mm U/mV U/mV f/10N 测量次数?U/mV α/(10N/m) 12121 2 3 4 5 6 水的温度:_____?(4)求出在此温度下的水的表面张力系数，查询资料获得水的表面张力系数的标准值，与实验值测得值相比较，对测量结果进行误差分析。
液体表面张力系数的测定(精)
液体表面张力系数的测定【实验目的】1．学会用拉脱法测定液体的表面张力系数。
2．了解焦利氏秤的构造和使用方法。
3．通过实验加深对液体表面现象的认识。
【仪器与器材】焦利氏秤1把，U 形金属丝1条，砝码1盒，镊子1把，玻璃皿1个，温度计1支，酒精灯1个，蒸馏水100ml ，游标尺1把。
【原理与说明】一、 实验原理由于液体分子与分子间的相互作用，使液体表面层形成一张紧的膜，其上作用着张力，叫做表面张力。
如图3-1所示，设想在液体MN 上划出一条线s s ',s s '把MN 分成A 、B 两部分。
由于A 、B 两部分之间的分子相互作用，在s s '两侧就形成表面张力f ,f 的方向与液体表面相切且垂直于s s '，f 的大小与s s '的长度l 成正比，用公式表示为 )13(-=l f α 式中，α为表面张力系数，即作用在s s '的每单位长度上的力。
表面张力系数是研究液体表面性质所要用到的物理量，不同种类的液体，α值不同；同一种液体的α值随温度上升而减小；液体不纯净，α值也会改变。
因此，在测定α值时必须注明在什么温度下进行，液体必须保持纯净。
测量表面张力系数α的方法很多，本实验用拉脱法测定。
将U 形金属丝浸入液体中，然后慢慢拉起，这时在金属丝内带起了一层薄膜，如图3-2所示。
要想使金属丝由液面拉脱，必须用一定的力 F ，这个力的大小应等于金属丝所受液面的表面张力 f F 2= (注意有两个表面)l F α2=图3-1 图3-2lF2=α （3-2） 本实验用焦利氏秤测出F ，然后代入式（3-2）计算出α值。
二、 仪器构造焦利氏秤实际上就是一个比较精确的弹簧秤，用焦利氏秤测力是根据虎克定律x k F ∆= （3-3） 式中，k 为弹簧的倔强系数，等于弹簧伸长单位长度的拉力, x ∆为弹簧伸长量，如果已知k 值，再测定弹簧在外力作用下的伸长量x ∆，就可以算出作用力F 的大小。
液体表面张力系数测定实验步骤
液体表面张力系数测定实验步骤嘿，小伙伴们，今天来唠唠液体表面张力系数测定这个超有趣的实验。
咱先得把实验器材都找齐咯，就像召集小伙伴们一起去冒险一样。
那仪器就像是一群个性迥异的小怪兽，有金属环啦，有玻璃器皿啦。
然后呢，要把那个玻璃器皿洗得干干净净的，这就好比给小怪兽们准备一个超级整洁的战场。
不能有一点脏东西，不然啊，就像在干净的白纸上滴了墨汁，会把整个实验都搞砸的。
接着小心翼翼地把要测试的液体倒入玻璃器皿中，那液体就像一群听话的小士兵，整齐地在器皿里排好队。
再把金属环用特定的工具悬挂起来，这金属环就像是个要执行特殊任务的小英雄。
要确保它挂得稳稳当当的，要是它掉下去，那可就像超人突然失去了超能力，整个实验就乱套啦。
之后呢，慢慢地把金属环往液体里放，就像是小英雄在小心翼翼地探索未知的领地。
当金属环刚接触到液体表面的时候，就像是小英雄轻轻踩在了一片柔软的云朵上。
然后我们要观察一些细微的变化啦，这时候就得像侦探一样，眼睛瞪得大大的，一丁点儿蛛丝马迹都不能放过。
那液体表面的变化就像是隐藏着巨大秘密的宝藏地图，等着我们去破解。
再用仪器去测量相关的数据，那些数据就像是神秘的密码。
我们得仔仔细细地记录下来，要是记错了一个数字，就像在开锁的时候插错了钥匙，门可就打不开啦。
接下来要根据公式去计算液体表面张力系数啦，这公式就像是一个神奇的魔法咒语。
按照咒语的步骤一步步来，可不能乱了顺序，不然就像魔法失控一样，得出的结果肯定是错得离谱。
做完一次实验可不够哦，要像个执着的探险家一样，多做几次实验取平均值，这样才能得到更准确的结果。
就像多走几条路才能找到真正通往宝藏的路一样。
最后把实验器材都收拾好，这就像打完仗之后打扫战场一样，把小怪兽们都安置好，等待下一次的冒险。
哈哈，这样液体表面张力系数测定实验就大功告成啦。
实验九 液体表面张力系数的测定
实验九 液体表面张力系数的测定液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数．测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一．该方法的特点是，用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，概念清楚．用拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器要求较高，由于用拉脱法测量液体表面的张力约在1×10-3～1×10-2 N 之间，因此需要有一种量程范围较小，灵敏度高，且稳定性好的测量力的仪器．近年来，新发展的硅压阻式力敏传感器张力测定仪正好能满足测量液体表面张力的需要，它比传统的焦利秤、扭秤等灵敏度高，稳定性好，且可数字信号显示，利于计算机实时测量，为了能对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解，在对水进行测量以后，再对不同浓度的酒精溶液进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随液体浓度的变化而变化的现象，从而对这个概念加深理解。
实验目的1．用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数 2．学习力敏传感器的定标方法 实验仪器DH607液体表面张力系数的测定仪，吊环，砝码盘，砝码，镊子，玻璃器皿 实验原理测量一个已知周长的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，求得该液体表面张力系数的实验方法称为拉脱法．若金属片为环状吊片时，考虑一级近似，可以认为脱离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即）（21D D f +=δπ (1)式中，f 为脱离力，D 1，D 2分别为圆环的外径和内径，δ为液体的表面张力系数．测量金属片从待测液体表面脱离时需要的力f ，对金属环进行受力分析，液膜拉断之前金属环的受力表达式为:θcos f mg F +=式中:F 为向上的拉力, mg 为金属环的重力, f 为液体的表面张力, θ为f 与竖直方向的夹角。
液膜拉断瞬间,00=θ, f mg F +=。
液膜拉断后有mg F =', 则mg F f -= (2)F 可由硅压阻式力敏传感器测出，是此实验的关键。
液体的表面张力系数测量
用不确定度表示测量结果
u
U r
u
相对误差的计算
Er
真 真
100%
数据处理计算过程
U K(D1 D2)
ur
（
ln U
）（2 uu）2
（
ln D1
）2(uD1
)2
(
ln D 2
)2(u
D
2
)2
Su
6
(U 1i U 1)2
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
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
（二）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、测量纯水的表面张力系数。
（三）实验原理
1、几个基本的知识点
（1）液体的表面张力f 液体表面张力是存在于液体表面上任何一条分界线 两侧的液体的相互作用拉力，其方向沿液体表面，且 恒与分界线垂直，大小于分界线的长度成正比：
f = αL α称为液体表面张力系数，单位为N.m-1。与液体的 温度、纯度、种类以及它上方的气体成分有关。
（2）浸润与不浸润现象
浸
实验十二 液体的表面张力系数测量
液体的表面张力系数测量【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．测量纯水的表面张力系数。
【实验仪器】液体表面张力系数测定仪，数字电压表，实验用烧杯，镊子，待测物。
【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N V /。
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。
【实验内容及步骤】1、开机预热。
清洗玻璃器皿和金属环。
2、将玻璃器皿放入被测液体后安放在升降台上，将砝码盘挂在力敏传感器的钩上。
对力敏传感器定标（在加砝码前先对仪器调零），记录定标数据。
3、测量金属环的内外直径，然后取下砝码盘，挂上金属环。
在测量液体表面张力系数过程中，可观察到液体产生浮力与张力的现象，先顺时针转动升降台螺旋使液体液面上升，当环下沿部分均浸入液体中时，改为逆时针转动螺旋，这时液面往下降（或者说吊环相对往上提拉），观察环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。
特别应注意吊环即将拉断液膜前一瞬间数字电压表读数值1U 和拉断时瞬间数字电压表读数2U ，记录这两个数值。
【实验数据和记录】 1．硅压阻力敏传感器定标力敏传感器上分别加各种质量砝码，测出相应的电压输出值，实验结果见表1。
表1 力敏传感器定标经最小二乘法拟合得仪器的灵敏度N m V gm m m V m V B i i i i i i i i i i i /__________]7)[(10)7(7171223717171=-⨯⋅-⋅=∑∑∑∑∑=====，太原地区重力加速度2/78069.9s m g =。
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数字电压表
实验过程
1）力敏传感器定标 确定K值
次数 1 2 … 8 砝码 增重时读数 减重时读数 平均值 （g） （mV） （mV） （mV） 0.000 0.500 … 3.500
2） 测量液膜断裂前后力敏传感器的 输出电压。
次数 拉脱前瞬间 拉脱后
u1 (mV )
电压差
u (mV )
u 2 (mV )
其中d为毛细管内径， h为液柱高度。
实验装置
物镜
测微鼓轮上 下移动旋钮
读数盘 调焦螺旋水 平移动旋钮 读数标尺
目镜
实验过程 1） 清洗烧杯、毛细管
2） 观察毛细现象，准备测量
3）测毛细管中 水柱高度
次数 1
毛细管水面下沿（mm）
烧杯水面下沿
（mm）
毛细管内水柱高度
（mm）
…
5 平均 ----------
对毛细管内液体升高的情况，平衡 时，上升液柱的重力与液体由于表 面张力的作用所受到向上的拉力相 等，即：
2r cos r gh
2
当水和玻璃都很干净时，液面 为半球面，毛细管液面四周所 受到的表面张力竖直向上，θ角为零，同时水的 体积用水柱高度及毛细管内径表示， 这时有：
1 d dg(h ) 4 6
液膜拉破后：
'
F = mg
D D2 F F 2 L 2 1 2
'
U ( D1 D2 ) K
但力敏传感器输出的是 输出电压一般和 电压， 输入的力成线性关系的, 可以设：
U K F
于是，表面张力系数
U ( D1 D2 ) K
实验装置
力敏传感器 吊环 培养皿 升降调节螺母 底座及调节螺丝
1 2 … 6 … … …
3） 记录室温和相近温度下的理论值。
数据处理 1）用最小二乘法求传感器灵敏度K和 相关系数r 。 2）计算表面张力系数，并与标准值进行 比较。 注意事项 1）操作要轻柔，不要给力敏传感器附加 额外的力。 2）注意吊环和水面之间的应尽量平行。 3）小心使用玻璃器皿。
2、毛细管升高法测液体表面张力系数 实验原理 毛细现象： 润湿管壁的液体在细管里升高， 而不润湿管壁的液体在细管里降低的现象。
4）测毛细管内径
d
次数 1
毛细管上内侧(mm) 毛细管下内侧(mm) 毛细管内径（mm）
…
5 平均 ----------
数据处理 1）计算毛细管中水柱高度的平均值。 2）计算毛细管内径的平均值。 3）计算表面张力系数，并与标准值进行比较。 注意事项 1）注意烧杯、水和毛细管的清洁 。 2）在用读数显微镜测量时，注意避免空程差。 3）读数显微镜是贵重仪器，需小心操作，保护镜头。
纯水中加入表面活性剂后，其表面张力 系数可以减小好几个数量级。 在钢液脱碳过程中，钢液和一氧化碳气 体之间的表面张力约为1.50N/m.
二、日常生活中的表面张力现象
毛 细 现 象
三、表面张力现象的应用
四、液体表面系数的测量 1、拉脱法测液体表面张力系数 实验原理 液膜拉破前瞬间：
F mg 2L
实验完成后摆放顺序如下：
The end
液体表面张力系数的测量
华中科技大学物理实验教学中心
一、什么是表面张力？ 液体的表面如紧张的薄膜,存在着张力,有收缩 成表面积最小的趋势,这种张力称为表面张力。
表面张力的方向： 与表面相切，与面内分界线垂直。 F 表面张力的大小： = a L, 其中 是表面张力系数。
表面张力系数α和很多因素有关，比如液体 成分、 温度、 纯度、界面气体等。