液体表面张力系数的测量1
最大泡压法测定溶液表面张力实验报告
最大泡压法测定溶液表面张力实验报告最大泡压法测定溶液表面张力实验报告一．实验目的1．明确表面张力、表面自由能和吉布斯吸附量的物理意义。
2．掌握最大泡压法测定溶液表面张力的原理和技术。
3．掌握计算表面吸附量和吸附质分子截面积的方法。
二．实验原理1．表面张力和表面吸附图1 液体表面与内部分子受力情况图液体表面层的分子一方面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到液面外部气体分子的吸引，由于前者的作用要比后者大，因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力，如图1所示，这种吸引力使表面上的分子自发向内挤促成液体的最小面积，因此，液体表面缩小是一个自发过程。
在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系的吉布斯自由能的增值称为表面吉布斯自由能（J·m-2），用γ表示。
也可以看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力（N·m-1）。
欲使液体产生新的表面ΔS，就需对其做表面功，其大小应与ΔS成正比，系数为即为表面张力γ：W’ = γ x S (1)在定温下纯液体的表面张力为定值，当加入溶质形成溶液时，分子间的作用力发生变化，表面张力也发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。
水溶液表面张力与其组成的关系大致有以下三种情况：（1）随溶质浓度增加表面张力略有升高；（2）随溶质浓度增加表面张力降低，并在开始时降得快些；（3）溶质浓度低时表面张力就急剧下降，于某一浓度后表面张力几乎不再改变。
以上三种情况溶质在表面层的浓度与体相中的浓度都不相同，这种现象称为溶液表面吸附。
根据能量最低原理，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层中溶质的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。
在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯(Gibbs)吸附方程：= -（2）式中，Г为溶质在表层的吸附量，单位mol·m2，γ为表面张力，c溶质的浓度。
实验液体的表面张力测定(滴重法)
实验D-13 滴重法测定液体的表面张力实验目的用滴重法测量液体的表面张力，学会用校正因子表，迭代计算毛细管的半径。
实验原理当液体在滴重计(滴重计市售商品名屈氏粘力管)口悬挂尚未下滴时： r ：若液体润湿毛细管时为外半径，若不润湿时应使用内半径。
σ: 液体的表面张力。
m ：液滴质量(一滴液体)。
g ；重力加速度，当采用厘米.克.秒制时为 981cm ／S 2但从实际观察可知，测量时液滴并未全部落下，有部分收缩回去，故需对上式进行校正： m ’为滴下的每滴液体质量(用分析天平称量)。
f 称为哈金斯校正因子，它是r ／v 1/3的函数；v 是每滴液体的体积；可由每滴液体的质量除液体密度得到。
在上式中r 和f 是未知数，可采用已知表面张力的液体（如蒸馏水）做实验，采用迭代法得到： 设每滴水质量为m ’，体积为v ；先用游标卡尺量出滴重计管端的外直径D ；可得半径r 0；用r 0作初值；求得r 0/ v 1/3；查哈金斯校正因子表（插值法）得f 1；用水的表面张力σ和f 1代入12'r f m g πσ=；求的第一次迭代结果r 1；再由r 1/ v 1/3查表得f 2 ；再代入：22'r f m g πσ=求得第二次迭代值r 2，同法再由r 2/ v 1/3代入查表求f 3 ，这样反复迭代直至相邻两次迭代值的相对误差：┃（r i-1-r i ）/ r i ┃≤eps （eps 表示所需精度，如1‰）这时的r 就是要求的结果，记录贴在滴重管上的标签上，半径就标定好了。
求得半径r 后，对待测液体只要测得每滴样品重和密度，就可由r/ v 1/3查表得f ；由： 2'r f m g πσ= 就可求得样品的表面张力。
纯水的表面张力见最大泡压法实验；水和酒精的密度数据见恒温技术与粘度实验。
仪器与药品屈氏粘力管一根。
测液体比重用比重瓶一个。
游标卡尺一根（公用）。
50ml 和100ml 烧杯各一个。
实验一表面张力的测定详解
2
3
平均
表面张力
（达因/ 厘米）
表面张力 降低
%
自来水
2.5%高效 氯氰菊酯 乳油500溶 液
10%吡虫 啉可湿性 粉剂1000
溶液
σ1/σ2 = N1/N2 或σ1×N1 =σ2×N2 σ1，σ2——两种液体的表面张力。 N1，N2——两种液体的滴数。 如果已知道两种液体中的一种液体的表
面张力（如：蒸馏水20℃时表面张力为 72.75达因/厘米），即可根据以上公式求 出另一种液体表面张力的相对值。
三.实验材料
3.1 药品与试剂 1%洗衣粉液、蒸馏水、自来水、10%吡
二.实验原理
在液滴脱离管口的那一刹那，该液滴的 重力等于该液滴的表面张力，可见液体 表面张力和一定容量液体自滴重器内流 出的滴数成反比，即流出液体表面张力 越大，液滴的体积也愈大，而流出的液 滴数就愈少，两种液体的表面张力之比， 等于同体积分别从同一根滴重器流出时 滴数的反比，得出以下公式：
二.实验原理
一.实验目的
表面张力小，例如减低到50达因/厘米时（蒸馏 水20℃时表面张力为72.75达因/厘米）药剂的 湿润展布能力增长，药效提高。乳油加水稀释 后，由于乳化剂的作用使原油分散成细小的油 珠，油珠直径小5微米以下，乳液稳定，洒布 均匀，覆盖面积大，药效高，并且对作物不易 发生药害，油珠直径大（10微米以上），乳液 不稳定，不仅药效低，而且容易发生药害。因 此，检查乳液中的油珠大小，可以作为鉴定乳 油质量的一项指标。
五.实验作业
根据实验，将测定结果填入各表中，求 出洗衣粉、2.5%高效氯氰菊酯乳油500溶 液、10%吡虫啉可湿性粉剂1000溶液对 水表面张力下降低的程度。（实验报告 应包括实验目的及意义、实验材料、实 验步骤和实验结果与分析）：
测量表面张力的实验方法探究
测量表面张力的实验方法探究引言：表面张力是液体分子之间相互作用力的一种表现形式，它对于液体的性质和行为具有重要影响。
测量表面张力的实验方法可以帮助我们深入了解液体的特性，并应用于许多领域。
本文将探究一些常用的测量表面张力的实验方法及其原理。
一、浮力法实验浮力法实验是一种常见的测量表面张力的方法。
实验中，我们可以利用一个平衡装置，在不同的表面积和形状的环境下测量被测液体在垂直方向上的浮力差。
通过测量浮力差与液体的质量之间的关系，可以计算出表面张力的数值。
二、毛细管法实验毛细管法实验是一种基于毛细管现象的测量表面张力的方法。
实验中，我们可以使用细长的玻璃管（毛细管）将被测液体吸附，并通过测量液体在毛细管内上升的高度，来得到表面张力的数值。
毛细管法实验还可以用于测量不同液体之间的表面张力差异，从而了解不同液体的性质。
三、破历史法实验破历史法实验是一种利用破裂液柱的方法来测量表面张力的技术。
实验中，我们可以利用一个垂直悬挂的玻璃管，将被测液体填充至管的上端，然后缓慢地从管的下端增加重物，以增加液体的压力。
当液体柱破裂时，我们可以通过测量破裂的高度，来得到液体的表面张力值。
四、悬滴法实验悬滴法实验是一种使用悬滴的方法来测量表面张力的技术。
实验中，我们可以利用一个细长的玻璃管，将液体吸附在管的一端，并形成一个悬滴。
通过测量悬滴的形状和大小，以及与液体的重力之间的关系，可以计算出液体的表面张力。
五、诱导液位差法实验诱导液位差法实验是一种利用两个相连的玻璃管来测量液体表面张力的技术。
实验中，我们可以利用两个相连的玻璃管，在缓慢地将液体从一个管中排出时，观察液体在另一个管中上升或下降的现象。
通过测量液体的液位差和液柱高度，可以计算出表面张力的数值。
结论：测量表面张力的实验方法有很多种，每种方法都有其适用的场景和原理。
通过这些实验方法，我们可以更深入地了解液体的性质和行为，为液体相关问题的研究和应用提供有力支持。
在实际应用中，我们可以根据实验所需的精度和环境，选择合适的测量方法，并结合其他技术手段进行综合分析和研究，以推动科学的发展和进步。
实验1 拉膜法测定液体表面张力系数(309)
实验1 拉膜法测定液体表面张力系数（309）一．引言很多现象表明，液体表面具有收缩到尽可能小的趋势。
从微观角度看，液体表面是具有厚度为分子吸引力有效半径(约nm 1m 109=-)的薄层，称之为表面层。
处于表面层内的分子较之液体内部的分子缺少了一部分能和它起吸引作用的分子，因而出现了一个指向液体内部的吸引力。
使得这类分子有向液体内部收缩的趋势。
从能量观点看，任何内部分子欲进入表面层都要克服这个吸引力而作功。
可见，表面层有比液体内部更大的势能，即所谓表面能，表面积越大、表面能也越大。
如所周知，任何体系总以势能最小的状态最为稳定。
所以，液体要处于稳定，液面就必须缩小，以使其表面能尽可能减小，宏观上就表现为液体表面层的张力，称为表面张力。
液体因表面张力而收缩的事实，说明表面张力是与液体表面相切的，也就是沿液体表面而作用的，其方向不论在平面或曲面里，都与液面的边界垂直。
如果在液体表面想像地画一根直线，则表面张力的作用就表现为线段两边的液面以一定的拉力αF 相互作用，而且力的方向与线段相垂直，其大小与该线段之长度L 成正比。
即： L F αα=(24.1) 其中，比例系数α称为液体的表面张力系数，它表示单位长度的线段两侧液面的相互拉力。
其单位为：1m N -⋅。
当液体表面与其蒸汽或空气相接触时，表面张力仅与液体本身的性质及其温度有关。
各种液体，其α的数值可以很不相同：密度小、容易蒸发的液体，其α较小；而熔融金属的α则很大。
在一般情况下，同种液体温度愈高，α愈小。
另外，α的大小还与其相邻物质的化学性质有关，与液体本身的纯度也有很大关系，某些杂质能使α增大，而表面活性物质则能使表面张力系数减小。
液体与固体相接触时的情况，不仅取决于液体自身的内聚力，而且取决于液体分子与其接触的固体分子之间的吸引力（称为附着力）。
当内聚力大于附着力时，液面与自由液面相似，有收缩的取向。
这时，接触角（与固体接触处液体表面的切线和固体表面指向液体内部的切线间的夹角）2/π>β，则称液体不润湿该固体；反之，当附着力大于内聚力时，2/π<β，液体就润湿该固体。
液体表面张力的测定实验报告
液体表面张力的测定实验报告指导老师：实验时间：姓名：专业：无机学号：实验目的1、掌握最大泡压法测定液体表面张力的方法，了解影响表面张力测定的因素。
2、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量，由表面张力的实验数据求分子的截面积。
实验原理液体表面缩小是一个自发过程，欲使液体产生新的表面∆A，就需要对其做功，其大小与∆A有关-W,=σ∆Aσ为表面张力，是作用在界面上每单位长度边缘上的力。
表面浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
在指定的温度和压力下，稀溶液中，溶质在表层中的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯吸附等温式Γ=−cRT (dσdc)T能使溶剂表面张力显著降低的物质称为表面活性剂，他们在溶液表面的排列情况，决定于它在液层中的浓度。
随着表面活性物质的分子在界面上排列愈加紧密，此界面的表面张力逐渐减小。
恒温下绘制曲线σ=f(c),利用图解法进行计算，以Z表示切线和平行线在纵坐标上截距间的距离，则有(dσdc )T=-ZcZ=-c(dσdc)T Γ=−cRT(dσdc)T=ZRT2、最大泡压法测定表面张力将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，会产生压力差∆P，液面沿毛细管上升。
打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，毛细管内液面受到一个使待测液面上升的压力，当次压力差P大气- P系统在毛细管端面上产生的作用力稍大于∆P时，气泡就从毛细管口脱出。
此时⁄∆P=2σR本实验采用压气鼓泡法鼓泡。
当曲率半径R和毛细管半径r相等时，曲率半径达最小值，最大附加压力为：=2σr⁄∆P最大为一常数，用k表示。
则有对于同一毛细管，其r2σ=k ∆P最大k值可由实验测得 k= k(水) ∆P（水）最大仪器与试剂表面张力教学实验仪（DMPY-2C）1台、表面张力管1支、鼓泡毛细管1支、滴液漏斗1个、10ml移液管1支、5ml刻度移液管1支、250ml容量瓶1个、50ml容量瓶9个、50ml碱式滴定管1支、洗耳球1个、恒温水浴1套正丁醇、铬酸洗液、蒸馏水实验步骤1、用铬酸洗液清洗毛细管和玻璃仪器，记录实验室温度。
最大气泡法测定液体的表面张力实验报告
最大气泡法测定液体的表面张力实验报告一、实验目的通过最大气泡法测定液体的表面张力，了解表面张力与液体性质之间的关系，为实际应用提供依据。
二、实验原理最大气泡法是一种通过测量气泡在液体表面形成时的最大压力差来计算液体表面张力的方法。
当气泡从液体内部逸出时，会受到液体表面张力的作用。
当气泡逐渐增大时，其受到的表面张力也会逐渐增大，直到达到一个平衡状态，此时的气泡即为最大气泡。
通过测量最大气泡时的压力差，可以计算出液体的表面张力。
三、实验步骤准备实验器材：最大气泡仪、液体样品、滴管、恒温水浴、支架等。
将最大气泡仪置于支架上，调整至水平状态。
用滴管向最大气泡仪内加入适量液体样品。
开启恒温水浴，保持水温稳定。
观察并记录气泡的形成过程，当气泡达到最大时，记录此时的电压差。
重复实验，至少进行三次，取平均值作为最终结果。
四、实验结果以下为实验结果数据表：五、实验总结通过最大气泡法测定液体的表面张力，我们得到了不同液体的表面张力数据。
从实验结果可以看出，不同液体的表面张力存在差异。
其中，水的表面张力最高，蜂蜜次之，牛奶和醋的表面张力相对较低。
这可能与液体的分子结构、极性等因素有关。
此外，我们还发现实验结果的重复性较好，说明该方法具有较高的精度和可靠性。
通过本实验，我们不仅了解了不同液体的表面张力，还掌握了一种实用的测量方法。
这对于实际应用中涉及液体表面张力的问题具有重要的指导意义。
例如，在工业生产中，可以通过调整液体的表面张力来改善产品的性能；在生物学领域，了解液体的表面张力有助于研究细胞与环境之间的相互作用等。
因此，本实验具有一定的实用价值和应用前景。
实验五溶液表面张力的测定
四、实验步骤： 实验步骤：
1、毛细管常数的测定： 按实验装置图装好仪器，打开恒温水浴，使其温度稳定于25℃。取一支 浸泡在洗液中的毛细管依，次用自来水，蒸馏水反复清洗若干次，同样把 玻璃套管也清洗干净，加上蒸馏水，插上毛细管，用套管下端的开关调节 液面恰好与毛细管端面相切，使样品在其中恒温10分钟。在分液漏斗中加 入适量的水并与吸滤瓶连接好，注意切勿使体系漏气。然后调节分液漏斗 下的活塞使水慢慢滴入吸滤瓶中，这时体系压力逐渐增加，直至气泡由毛 细管口冒出，细心调节出泡速度，使之在5－10秒钟内出一个。注意气泡爆 破前Ｕ型压力计两边的读数，并重复记录最高最低值三次，求平均值而得。 根据手册查出25℃时水的表面张力为＝71.97×10-3N·m-1，以σ/△h =K求
1、测定不同浓度（c）正丁醇水溶液的表面张力（s）。 2、了解表面张力的性质、表面能的意义以及表面张力和吸附的关系。 3、掌握一种测定表面张力的方法—最大气泡法。
二、实验原理： 验原理：
1.表面张力的概念：在表层中，由于表面分子 净受一个向内的拉力的作用使部分表面分子进入 到内部，使表面分子总数减少，因此，表层分子之间的距离加大，从而使 表面分子沿该方向上的引力增大，这就使得分子间产生一个相互收缩的力， 这个分子间相互作用收缩的力就称为表面张力。 2表面张力是液体的重要特性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存 的另一相的组成等有关。纯液体的表面张力通常指该液体与饱和了其自身 蒸气的空气共存的情况而言。
实验4毛细管法测定液体表面张力系数
实验四毛细管法测量液体表面张力系数[实验目的]掌握利用毛细管中液柱的升高测量液体表面张力系数的原理和方法。
[实验器材]毛细管、毛细管架、烧杯、待测液（蒸馏水）、温度计、液面测高仪。
[仪器描述] 液面测高仪图 1在焦利氏秤上端支架O上安装上测量杆F后就成了一台液面测高仪。
其结构示意如图1所示。
A为垂直圆筒形支架，圆筒里有一升降金属，B杆的升降可通过旋钮D控制，升降的距离可通过杆上的主尺从A上的游标C读出，测量杆F连接在与B相连的横架OP上，可借助于旋钮D升降。
毛细管通过丝线自由悬挂在支架A的金属钩子上。
装待测液体的烧杯放在平台H上。
若松开支撑平台套筒的夹子，平台的高低就可以上下升降。
通过调节旋钮E来校准水平。
[实验原理]图2 表面张力设想在液面上有一线段，如图2所示，在此线段两边有沿着液面切线方向而垂直于此线段的力作用于对方，这个力就是液体表面所具有的张力称为表面张力。
表面张力f 的大小正比于线段MN 的长度L ，即f L α= (4–1)其中，比例系数Lf=α叫做该液体的表面张力系数，在数值上，等于沿液体表面垂直作用于单位长度线段上的张力，它的单位为牛顿·米－１(N·m－１)。
液体表面的物理性质与张紧的弹性薄膜相似。
当液体为曲面时，由于它有变平的趋势，因而弯曲的液面产生一个附加压强，对下层的液体施以压力。
当液面呈凸面时，此压力为正，当液面呈凹面时，此压力为负。
在图3–a 中，由于毛细管中的液面是凹面，所以它对下层的液体施以负压，这时管内液面下方B 点的压强小于液面上方的大气压，而管外与B 同一水平面上的C 点，它的压强等于大气压强，此时，液体压强不能平衡，液体将由管外流向管内，使管中液面升高，直至B 点和C 点的压强相等为止，如图3–b 所示。
图 3 毛细现象图4 毛细管半径r 与球曲率半径R 间的关系本实验中，将毛细管竖直插入水中，管中的水沿毛细管上升，因为毛细管很细，所以管内水面可近似地看成球面的一部分，如图4所示。
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(2πr1+2πr2)=π（D1+D2）α在页面拉脱的瞬间，膜的拉力小时。
拉力差为f=π（D1+D2）α（1）并以数字式电压表输出显示为f=(U1-U2)/B （2）由（1）、（2），我们可以得到水的表面张力系数为α=(U1-U2)/[Bπ（D1+D2）]因此，只要测量出(U1-U2)，B,D1和D2，就能得到液体的表面张力系数α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）物体质量m/g 0.500 0.100 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 输出电压U/mV（2）测量金属圆环的外径D1和内径D2。
（3）记录吊环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表的读数值U1和拉断时瞬间数字电压表的读数U2。
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）。
表3-2-2 水的表面张力系数测量测量次数D1/mm D2/mm U1/mV U2/mV △U/mV f/10-3N α/（10-3N/m）123456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。
五、数据记录将所得实验数据填入《表3-3-1 力敏传感器定标》和《表3-3-2 水的表面张力系数测量》中。
列举若干种液体表面张力系数的测量方法
列举若干种液体表面张力系数的测量方法嘿，朋友们！今天咱们就像探险家在神秘世界寻宝一样，来探索一下测量液体表面张力系数的方法，那可真是妙趣横生呢！首先得说说拉脱法，这就像是和液体表面玩一场拔河比赛。
我们用一个小薄片轻轻放在液体表面，然后慢慢往上拉，就像要把液体表面的“脸皮”给拽起来似的。
这时候，通过测量拉开这个薄片需要的力，再经过一些神奇的计算，就能得到表面张力系数啦。
这过程就好像在哄一个小气的家伙交出它怀里的宝贝，得小心翼翼的。
还有毛细管上升法呢。
想象一下液体就像一群调皮的小虫子，看到了一根超级有吸引力的“吸管”（毛细管）。
它们就一股脑地往上爬，爬得高高的。
我们就通过测量液体在毛细管里上升的高度，再根据一些物理魔法公式，算出表面张力系数。
这就好比是看小虫子能爬多高来判断这个液体的特殊“能力”。
滴重法也很有趣。
把液体一滴一滴地滴下来，就像天上掉小雨滴一样。
不过这些雨滴可都是带着秘密的。
通过测量每一滴液体的重量和它落下的样子，我们就能解开表面张力系数这个谜团。
这就像通过观察雨滴的大小和形状来推测云朵的心情一样奇特。
悬滴法那可真是像在玩一种超酷的魔术。
让液体形成一个悬在空中的大水滴，就像一个透明的大泡泡悬在半空中。
这个大水滴的形状可是暗藏玄机的，通过分析这个水滴的形状，就像解读一种神秘的符号一样，就能得到表面张力系数。
最大气泡压力法也不容小觑。
我们在液体里制造气泡，就像在液体的世界里吹泡泡。
不过这个泡泡可不是随随便便吹的，通过测量这个泡泡产生的最大压力，就像测量泡泡的“脾气”一样，从而算出表面张力系数。
这些测量液体表面张力系数的方法，每一种都像是一把独特的钥匙，去开启液体表面这个神秘世界的大门。
它们有的像是在和液体表面进行温柔的对话，有的像是在挑战液体的小倔强。
不管是哪一种，都让我们对这个看似平常却又充满奇妙的物理现象有了更多的了解。
就像我们在探索一个充满惊喜的魔法森林，每走一步都能发现新的宝藏。
朋友们，是不是感觉物理也能这么有趣呢？这些测量方法就像一个个有趣的小伙伴，带着我们在科学的世界里欢快地玩耍，同时还能让我们收获满满的知识。
液体表面张力系数的测定报告
液体表面张力系数的测定实验报告模板【实验目的】1．了解水的表面性质，用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。
2．学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。
【实验仪器】焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，水，游标卡尺等。
【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形成一张水膜。
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。
由于表面张力与接触面的周长成正比，故有)(2d l f +=α (2) 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 m gF +-=α (3)式中，l 为的长度，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。
当把金属片挂在焦利秤的弹簧秤下端时，弹簧所受拉力为mg 。
当把金属片浸入水中再缓缓拉起时，由于表面张力的作用，一部分液体被金属片带起形成液体膜，当所施加外力大于f 时，被带起的液膜破裂，金属片脱出液面。
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，只要测出金属片的长度l ，弹簧的倔强系数k 以及∆即可。
以及液膜破裂的瞬间由于表面张力引起的弹簧伸长量x'本实验用金属圆环代替金属片，则有2l=π(d1+d2)【实验步骤】(1) 仪器安装和调节从盒中轻轻取出弹簧、小镜和砝码盘，装上焦利秤，调节三角支架的底座螺钉，使金属杆垂直，这时小镜C悬在玻璃管D的中央。
液体表面张力系数的研究(终稿)
液体表面张力系数的研究（终稿）
液体表面张力是衡量液体表面质量的重要指标，在液体表面的交互作用机制及其涉及的表观物理化学研究中起着举足轻重的作用。
液体表面张力系数具有温度及液体组成对其影响较大的特点，复杂的表面结构也使得液体表面张力研究常常受制于实际技术和方法的局限。
最近，利用X射线衍射仪研究表明，可以不受液体体系自身结构限制地计算液体表面张力系数。
它被认为是一种先进的表面分析仪器技术，以测量多变液体表面的性质，其结果可以加以推演出特定的液体表面张力系数。
通过定性及定量分析X射线衍射仪的结果，用真空测量技术进一步计算表面张力系数，从而研究液体表面的特性.
X射线衍射仪是一种微米分辨率的测量仪器，使用常规计算机软件，它可以渐近估计出液体表面张力系数。
值得注意的是，由于X射线衍射仪的构型直径为0.1mm以上，所以当测量液体表面张力系数时，仍需考虑表面的尺寸效应，以及各种杂质的影响。
此外，将表面活性剂添加到液体体系中，研究表面张力系数也是一个重要研究内容。
X射线衍射仪证实，在加入表面活性剂后，液体表面张力系数会发生一定的变化，这就意味着表面活性剂可以改变液体表面的特性，如降低表面张力系数或使表面张力值波动小于添加前，从而提高液体表面的质量。
因此，X射线衍射仪已经成为量化液体表面张力系数的重要技术。
它的应用不仅可以帮助对液体表面的特性进行更精确的研究，而且有助于直接改善液体表面的性质，提高液体润滑性能及储运性能，在工业过程中得到了广泛的应用。
液体表面张力系数的测定实验报告
F （m m0）g 2 f
(1)
式中，m 为粘附在吊环上的液体的质量，m0 为吊环质量,因表面张力
的大小与接触面周边界长度成正比，则有
2f (D内 D外) *
(2)
比例系数 a 称为表面张力系数，单位是 N/m。a 在数值上等于单位长
度上的表面张力。.式中 l 为圆筒形吊环内、外圆环的周长之和。
图3 焦利氏秤装置图 1-秤框；2-升降金属杆；3-金属杆高度调节按钮；4-锥形弹簧；5带小镜子的挂钩；6-平衡指示玻璃管；7-载物台；8-载物台调节螺丝；
9-底脚螺丝； 焦利氏秤和普通的弹簧秤有所不同：普通的弹簧秤是固定上端，
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通过下端移动的距离来称衡，而焦利氏秤则是在测量过程中保持下端 固定在某一位置，靠上端的位移大小来称衡。其次，为了克服因弹簧 自重引起弹性系数的变化，把弹簧做成锥形。由于焦利氏秤的特点， 在使用中应保持让小镜中的指示横线、平衡指示玻璃管上的刻度线及 其在小镜中的像三者对齐，简称为三线对齐，作为弹簧下端的固定起 算点。 四、实验内容 1. 用逐差法求弹簧的倔强系数
二、实验目的 1、用拉托法测定室温下液体表面张力系数 2、学习掌握焦利式称使用方法
三、实验原理
1.液体分子受力情况 液体表面层中分子的受力情况与液体内部不同。在液体内部，分
子在各个方向上受力均匀，合力为零。而在表面层中，由于液面上方 气体分子数较少，使得表面层中的分子受到向上的引力小于向下的引 力，合力不为零，这个合力垂直于液体表面并指向液体内部，如图1 所示。所以，表面层的分子有从液面挤入液体内部的倾向，从而使得 液体的表面自然收缩，直到达到动态平衡(即表面层中分子挤入液体 内部的速率与液体内部分子热运动而达到液面的速率相等)。这时， 就整个液面来说，如同拉紧的弹性薄膜。这种沿着表面，使液面收缩 的力称为表面张力。想象在液面上划一条线，表面张力就表现为直线 两侧的液体以一定的拉力相互作用。这种张力垂直于该直线且与线的 长度成正比，比例系数称为表面张力系数。
拉脱法液体表面张力系数的测定-1
液体表面张力系数的测定生活中有许多物理现象都与液体的表面张力有关。
比如，下过雨后，树叶、草地的小水珠都接近于球形；非常扁的物体如硬币可以浮在水面上；一些昆虫可以在水面上行走等等。
液体的表面张力实质上是分子间相互作用力的表现。
由于液体上方的气相层内的分子数很少，液体表面层（其厚度为分子的作用半径，约为10-7mm ）内的分子受到向上的引力比向下的引力小，产生一个垂直于液体并指向液体内部的合力，即表面分子有从液面挤入液体内部的倾向。
因此，液体具有尽可能缩小其表面的趋势。
宏观上液体表面像一张拉紧了的弹性膜。
设想在液面上划一直线，表面张力的作用就表现为直线两旁的液面以一定的拉力相互作用。
拉力f 存在于表面层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度L 成正比，即f =αL 。
式中，比例系数α称为液体的表面张力系数，其单位为N/m ，表示单位长度的直线两旁液面之间的表面张力。
表面张力是液体的重要性质之一，在工业技术上，如结晶、焊接、浮选技术、电镀技术、铸造成型等方面都涉及到对液体表面张力的应用和研究。
测定液体表面张力系数的方法很多，常用的有拉脱法、毛细管法、滴重法和最大泡压法。
本实验采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
【目的与要求】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． 测量纯水和其它液体的表面张力系数。
4． 测量液体的浓度与表面张力系数的关系（如酒精不同浓度时的表面张力系数）。
【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 。
实验一 表面张力系数的测定
实验一表面张力系数的测定液体沿表面总是存在着使液面紧张且向液体内收缩的力称为表面张力。
液体的许多现象，如毛细管现象、湿润现象、泡沫的形成等，都与表面张力有关。
表面张力系数是液体表面的重要力学性质：对于不同种类的液体，其表面张力不同，而对于同一种液体，其表面张力系数随着温度及其所含杂志的改变而增大或减小。
这些性质广泛应用于工业生产中，如浮法选矿、液体的传输技术、化工生产线的设计等等都要对液体的表面张力进行研究。
测定液体表面张力系数的方法很多。
常用的有拉脱法和毛细管升高法。
本次实验介绍用拉脱法测定液体表面张力系数。
【实验目的】1.学习FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪的使用方法；2.用拉脱法测定室温下液体的表面张力系数【实验仪器】FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪、片码、铝合金吊环、吊盘、玻璃器皿、镊子【实验原理】液体分子之间存在相互作用力，称为分子力。
液体内部每一个分子周围都被同类的其他分子包围，它所受到的周围分子的作用，合力为零。
而液体的表面层（其厚度等于分子的作用半径，约cm 810-左右）内的分子所处的环境跟液体内部的分子相比，缺少了一半和它吸引的分子。
由于液体上的气相层的分子数很少，表面层内每一个分子受到向上引力比向下的引力小，合力不为零，出现一个指向液体内部的吸引力，所以液面具有收缩的趋势。
这种液体表面的张力作用，被称为表面张力。
表面张力是存在于液体表面上任何一条分界线两侧间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，大小与分界线的长度成正比，即 （1）式中称为液体的表面张力系数，单位为N ⋅M -1，在数值上等于单位长度上的表面张力。
实验f L α=αf证明，表面张力系数的大小与液体的温度、纯度、种类和它上方的气体成分有关。
温度越高，液体中所含杂质越多，则表面张力系数越小。
将内径为D 1，外径为D 2的金属环悬挂在测力计上，然后把它浸入盛水的玻璃器皿中。
实验1纯液体表面张力测定及温度对表面张力的影响
实验1 纯液体表面张力测定及温度对表面张力的影响一、实验目的1. 学习并掌握用吊环法测定纯液体表面张力的原理和方法；2. 测定不同温度下纯液体的表面张力，讨论温度对纯液体表面张力的影响。
二、基本原理液体中各分子间相互吸引，在液体内部，每个分子所受的各方面的力是一样的，即受力平衡，靠近表面的分子则不同，液体内部对它的吸引力大于外部（通常指空气）对它的引力，故表面分子受到向内的拉力，表面产生自动缩小的趋势。
要扩大液体表面，即把一部分分子从内部移到表面上就必须对抗拉力而作功。
在等温等压下增加单位表面积所需的功称表面自由能，单位为（N·m -1）。
即沿着液体表面，垂直作用于单位长度上的紧缩力，定义为表面张力，用γ表示。
测表面张力的方法有很多种，有毛细管上升法，滴体积法，最大气泡压力法，吊环法等。
吊环法是将吊环浸入溶液中，然后缓缓将吊环拉出溶液，在快要离开溶液表面时，溶液在吊环的金属环上形成一层薄膜，随着吊环被拉出液面，溶液的表面张力将阻止吊环被拉出，当液膜破裂时，吊环的拉力将达到最大值。
自动界面张力仪将记录这个最大值P。
液体表面张力与温度关系的研究虽已有一个世纪之久，但尚无准确的理论关系。
已建立了一些经验关系，在一定范围内可代表实验结果，也可满意地用于内插之类的数据处理。
最简单的经验公式是γ = γ0(1-bT ) (1)其中T 为绝对温度。
γ0和b 为随体系而变的经验常数。
由于在液体临界温度时气-液界面将不存在，这时表面张力应该为零，故γ –T 关系可用对比温度表示：⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=c 01T T γγ (2) 其中T c 为液体临界温度。
考虑到一般液体在低于临界温度时表面张力已变为零，Ramsay 和 Shieds 建议改用下列经验公式：()(6c 32−−=T T k M νγ) (3)其中M 为分子量，υ为比容，k 为常数。
van der Waals 从热力学角度改进了式(2)，得出nT T ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=c 01γγ (4)常用多项式来代表表面张力随温度变化的实验结果，一般形式为γ = γ0 + aT + bT 2 + cT 3 + (5)Harkins 测定的水表面张力随温度变化关系被表示为2O H 00024.0145.0796.752t t −−=γ (6) 其中t 为摄氏温度。
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实验报告
班级微电子101姓名贺鸿浩学号10105110 日期2011.10.24 室温26.2℃气压102.29kpa成绩教师
实验名称液体表面张力系数的测量
【实验目的】
1．了解液体表面性质
2．学习采用液体表面张力系数测定仪的使用方法
3．学习用拉脱法测表面张力系数的原理和方法
【实验仪器】
液体表面张力测定装置、砝码盘和砝码、圆环型吊片、卡尺、温度计
图1液体表面张力测定装置
【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张力向下的分量，因而所得表面张力系数误差较大，必须用修正公式对测量结果进行修正。
（2）吊片法：虽然液膜被拉破的瞬间接触角趋近于零，但在具体测量时，由于吊片在拉脱
过程中容易发生倾斜,实验时吊片的长度上限为3—4cm ，而在测量力时，则希望力大 一点,有利于提高测量精确度。
（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
吊环直径等于或略大于 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。
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 = f 1 + f 2 = αл(D 1+ D 2)
这里α为表面张力系数，D 1、D 2分别为吊环的外径和内径。
片状吊环在液膜拉破前瞬间有：
此时传感器受到的拉力F 1和输出电压U 1成正比，有： U 1 = BF 1
片状吊环在液膜拉破后瞬间有： F 2 = mg
同样有 U 2 = BF 2
片状吊环在液膜拉破前后电压的变化值可表示为：
U 1－ U 2 = △U = B · △F = B （F 1－ F 2）= B αл(D 1+ D 2) 由上式可以得到液体的表面张力系数为：1212()
U U B D D απ-=+ 这里U 1：液膜拉断前瞬间电压表的读数，U 2：膜拉断后瞬间电压表的读数
实验内容（用拉脱法测量水的表面张力）：
1．力敏传感器进行定标，用最小二乘法作直线拟合，求
出传感器灵敏度B 。
2．游标卡尺测量金属圆环的内、外直径。
3．金属环状吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台，将
液体升至靠近环片的下沿，观察环状吊片下沿与待测液面
是否平行，将金属环状吊片取下后，调节吊片上的细丝，
使吊片与待测液面平行。
（注意 ：吊环中心、玻璃皿中心
最好与转轴重合。
） 4．调节容器下的升降台，使其渐渐上升，将环片的下沿部分全部浸没于待测液体。
然后反
向调节升降台，使液面逐渐下降。
这时，金属环片和液面间形成一环形液膜，出现“浸润”
现象，继续下降液面，测出环形液膜即将拉断前一瞬间数字电压表读数值 U1和液膜拉断后
一瞬间数字电压表读数值U2。
（注意 ：液膜断裂应发生在转动的过程中，而不是开始转动
或转动结束时，因为此时振动较厉害，应多次重复测量。
）
【实验步骤】
1.开机预热（15分钟）
2.将水盛入玻璃器皿内（1cm 左右），用双面胶与升降台面贴紧固定。
3.将砝码盘挂在力敏传感器的钩上 图2液膜的收缩。