液体表面张力系数的测量
液体表面张力系数的测定
实验内容：
1.测量弹簧的劲度系数：k 按要求调节仪器，使刻有横线的小镜子穿过玻璃套 筒的内部。调节底脚螺钉，使小镜子沿竖直方向振动时 不与玻璃套筒发生磨擦，然后旋转手轮使小镜子上的刻 线、玻璃套筒上的刻线与玻璃套筒上的刻线在小镜子里 的像三者相互对齐，即所谓“三线对齐”。用这种方法 保证弹簧的下端的位置是固定不变的，而弹簧的上端可 以向上拉伸。
步骤：
① 挂好弹簧、小镜子及砝码盘，调节两个地脚
kF
螺丝使焦利秤杆垂直与地面，使小镜子铅直不与玻璃
套筒的内壁磨擦，然后旋动手轮，使“三线对齐”。
g g
记录游标零线所指示的主尺上的读数li
② 依次在砝码盘中加入0.5 g，1.0 g ，…，4.5
的砝码，使“三线对齐”，记下标尺上相应读数，然
后再逐次取出0.5 的砝码，按上述方法记下标尺上相
根据胡克定律，在弹性限度内，弹簧的伸长量与所
加外力成正比，即 ：F kl
物理实验教学示范中心 式中是弹簧的劲度系数，对一特定的弹簧，值是确定
的，如果我们将已知重量的砝码加在砝码盘中，测出
弹簧的伸长量，即可由上式算出弹簧的k值，这一步骤
称为焦利秤的校准。利用校准后的焦利秤，就可测出
弹簧的伸长量，从而求得作用于弹簧上的外力
件）。旋转手轮，同时旋转平台螺钉使液面刚好与金属
丝框横边接触，读出刻度读数 y1，再旋转手轮使弹簧上
升，同时旋转在平台螺钉使烧杯下降 ,始终保持“三线对
齐”，直至液膜破裂为止，记下刻度读数y2 则:
h y2 y1 水膜重量与拉力相比很小，因此不要求
将h
a ⑷测测量得∏很型精框确金。属丝的直径：
应的读数。求出相同拉力下读数的平均值，用逐差法
实验三液体表面张力系数的测定
实验三 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，它描述了液体表层附近分子力的宏观表现，在船舶制造、水利学、化学化工、凝聚态物理中都能找到它的应用。
测量液体表面张力系数对于科学研究和实际应用都具有重要意义。
测定液体表面张力系数的常用方法有：拉脱法，液滴测重法和毛细管升高法等。
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。
【预习思考题】1. 什么是表面张力？2. 液体表面张力系数的物理意义是什么？影响因素有哪些？3. 拉脱法测量液体表面张力系数的基本原理是什么？【实验目的】1.掌握用硅压阻力敏传感器测量的原理和方法。
2.了解液体的表面性质、理解测定液体表面张力系数的原理和方法。
3. 学习和掌握基本测量仪器游标卡尺的使用。
【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10–8 cm左右）内的分子所处的环境跟液体内部的分子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。
表面张力的大小与接触面周长成正比，即：f = α·2l。
其中α称表面张力系数，它在数值上等于作用在液体表面单位长度上的力，单位为N/m。
图 2 液体的表面张力4041在液体中浸入一只小圆环，使圆环的底面保持水平，然后将圆环轻轻地提起。
对润湿液体而言，靠近圆环的液面将呈现如图2所示的形状。
圆环与液面的接触线上由于液面收缩而产生的表面张力沿液面的切线方向，图中液面与圆环侧面的夹角φ称为接触角(或润湿角)，当用外力F 缓缓向上拉小圆环时，接触角逐渐减小而趋于零，这时被圆环所拉起的液膜也成圆环形状。
液体表面张力系数的测定的实验报告
液体表面张力系数的测量【实验目的】1、掌握用砝码对硅压阻式力敏传感器定标的方法，并计算该传感器的灵敏度2、了解拉脱法测液体表面张力系数测定仪的结构、测量原理和使用方法，并用它测量纯水表面张力系数。
3、观察拉脱法测量液体表面张力系数的物理过程和物理现象，并用物理学概念和定律进行分析研究，加深对物理规律的认识4、掌握读数显微镜的结构、原理及使用方法，学会用毛细管测定液体的表面张力系数。
5、利用现有的仪器，综合应用物理知识，自行设计新的实验内容。
【实验原理】一、拉脱法测量液体的表面张力系数把金属片弯成如图 1（a）所示的圆环状，并将该圆环吊挂在灵敏的测力计上，如图 1（b）所示，然后把它浸到待测液体中。
当缓缓提起测力计（或降低盛液体的器皿）时，金属圆环就会拉出一层与液体相连的液膜，由于表面张力的作用，测力计的读数逐渐达到一个最大值 F（当超过此值时，液膜即破裂），则 F 应是金属圆环重力 mg 与液膜拉引金属圆环的表面张力之和。
由于液膜有两个表面，若每个表面的力为（为圆形液膜的周长），则有（2）所以（3）圆形液膜的周长L与金属圆环的平均周长相当，若圆环的内、外直径分别为。
则圆形液膜的周长L≈L’=（D1+D2）/2 （4）将（4）式代入（3）式得（5）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比。
即（6）式中，ΔF 为外力的大小；K 为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，单位为V/N；ΔU 为传感器输出电压的大小。
二、毛细管升高法测液体的表面张力系数1一只两端开口的均匀细管（称为毛细管）插入液体，当液体与该管润湿且接触角小于90°时，液体会在管内上升一定高度。
而当接触角大于90°时，液体在管内就会下降。
这种现象被称为毛细现象。
本实验研究玻璃毛细管插入水中的情形。
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。
华南农业大学物理实验水表面张力的测量
实验3-3液体表面张力系数的测量液体表面张力是表征液体物理性质的一个重要参量。
测量液体表面张力系数常用的方法之一是拉脱法，该方法的特点是：用称量仪器直接测量液体表面张力，测量方法直观、概念清晰。
由于用此方法液体表面张力大约在321.010~1.010--⨯⨯N/m 之间，因此需要有一种量程范围小、灵敏度高、而且稳定性好的测力仪器，硅压阻式力敏传感器测定仪正能满足测量需要，它不仅灵敏度高、稳定性好，而且可以用数字信号显示，便于计算机实时测量。
一、实验原理：1、液体表面张力系数：液体的表面，由于表层内分子力的作用，存在着一定张力，称为表面张力，正是这种表面张力的存在使液体的表面犹如张紧的弹性模，有收缩的趋势。
设想在液面上有一条直线，表面张力就表现为直线两旁的液面以一定的拉力f 相互作用。
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 L α=比例系数α称为一条的表面张力系数，单位N/m 。
它的大小与液体的成分、纯度以及温度有关（温度升高时，α值减小）。
2、拉脱法测量液体表面张力系数：测量一个已知长度的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，从而求得表面张力系数的实验方法称为拉脱法。
若金属片为环状时，考虑一级近似，可以认为脱离力（即：表面张力）为表面张力系数乘以脱离表面的周长。
即：12()f D D απ=⋅+得表面张力系数：12()f D D απ=+ 其中，f 为拉脱力；D 1、D 2分别为圆环的外径和内径；а为液体表面张力系数。
3、力敏传感器测量拉力的原理：硅压阻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4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，电桥失去平衡，产生输出信号，输出电压与所加外力成线性关系，即：U K F =⋅其中，K 为力敏传感器的灵敏度（mV/N ），其大小与输入的工作电压有关；F 为所加的外力；U 为输出的电压。
1.底座及调节螺丝2.升降调节螺母3.培养皿4.金属片状圆环5.硅压阻式力敏传感器及金属外壳6.数字电压表图2 液体表面张力测量装置对于本实验装置，工作原理如下：（1）液膜被拉断前：cos F mg f θ=+拉断前瞬间，0θ≈，cos 1θ≈，即：F mg f ≈+；此时，数字电压表示数为U 1，则：1U F mg f K=+=。
大学物理液体表面张力系数的测定
大学物理液体表面张力系数的测定1、做表面张力系数测定实验时，为什么要避免风力较大？风力较大会导致吊环摆动过大，从而使得测得的数据有较大误差而影响实验结果2、做表面张力系数测定实验时，提起水膜所用圆环外径为D1，内径为D2，圆环上所受拉力为f 则表面张力系数a 为多少？12=()fD D απ+3、测量力敏传感器灵敏度时，用作图法如何做？测量时挂不同的砝码，其质量为x 轴，对应的数字显示表的值为y 轴，作图，其斜率就是灵敏度。
4、测定表面张力系数除用拉脱法外，还可以用哪些方法测量？ 毛细管上升法，U 型管法、最大气泡压力法、悬滴法【实验原理及公式】1212=()u u B D D π-∂+【实验内容及步骤】 1231= mV 4．吊环内外径（游标卡尺）：D 1（外径）= 1D u ± mm 12==0.05mm D D u u D 2（内径）= 2D u ± mm 【数据处理】（写出计算过程）1．用逐差法求传感器灵敏度B ：=0.1mV ∆仪33415263111()[()()()]33i i i u u u u u u u u u +=∆=-=-+-+-=∑ mVu σ∆=mVu U ∆== mV330.5109.804f -=⨯⨯⨯= N （保留四位） uB f∆==V/N uB U U f∆== V/N 2．1u = mV1u σ=mV1u U == mV3．E == %4．1212==()u u B D D απ-+ N/m5．U E α∂=⨯= N/m6．=U αα∂±= ± N/m。
液体表面张力系数的测定
实验七液体表面张力系数的测定【实验目的】1. 了解焦利氏秤测微小力的原理、结构和方法；2．用拉脱法测量室温下水的表面张力系数；3．掌握用逐差法处理数据。
【实验仪器】焦利氏秤，Π型金属丝框，法码，游标卡尺，玻璃杯，酒精，金属镊子，温度计及蒸馏水。
【实验原理】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。
液体表面层中分子的受力情况与液体的内部不同。
在液体内部，任一个分子受其他分子引力、斥力在各方向上均相等，则所受的合力为0；而在表面层，由于液体上方气体分子密度较小，液体表面层分子间的距离大于正常距离，这时引力大于斥力。
这种状态下，整个液面如同绷紧的弹性薄膜，这时产生的沿液面并使之收缩的力称为液体表面张力，用表面张力系数来描述。
液体的表面张力系数与液体的性质、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，易挥发液体小；温度愈高，愈小。
如果在液体表面想象一条直线段，那么,表面张力就表现为线段两边的的液面会以一定的拉力相互作用,此拉力方向垂直于线段,大小与此线段的长度成正比,即（7-1）其中，为液体表面张力系数,它表示单位长线段两侧液体的相互作用，国际制中单位为牛顿/米，记为N?M-1。
拉脱法测定液体表面张力系数是基于液体与固体接触时的表面现象提出的。
由分子运动论可知，当液体分子和与其接触的固体分子之间的吸引力大于液体分子的内聚力时，就会产生液体浸润固体的现象。
现将一洁净Π型金属丝浸入水中，由于水能浸润金属，当拉起金属丝时，在Π型金属丝框内就形成双面水膜。
设Π型金属丝的直径为，内宽为，重量，受浮力，弹簧向上的拉力，液体的表面张力为。
则Π型丝的受力平衡条件为（7-2）设接触角为，由于水膜宽度为（L+d）,则表面张力为（7-3）缓慢拉起Π型丝至水面时，接触角趋近于零，上式中。
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。
液体表面张力系数的测定
液体表面张力系数的测定凡作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力。
它产生的原因是 液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。
就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。
正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。
液体的许多现象与表面张力有关（如毛细现象、湿润现象、泡沫的形成等），工业生产中的浮选技术、动植物体内液体的运动、土壤中水的运动等也都与液体的表面现象有关。
此外在船舶制造、水力学、化工化学中都有它的应用。
因此，研究液体的表面张力可谓工农业生产、生活及科学研究中有关液体分子的分布和表面的结构提供有用的线索。
【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V/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。
【实验仪器】实验仪器主要由液体表面张力系数测定仪主机（数字电压表）以及实验调节装置以及镊子、砝码组成。
仪器简介FD-NST-Ⅰ型液体表面张力系数测定仪是一种新型拉脱法液体表面张力系数测定仪。
[复习]液体表面张力系数的测定
![[复习]液体表面张力系数的测定](https://img.taocdn.com/s3/m/b582ff210a4c2e3f5727a5e9856a561252d321e5.png)
液体表面张力系数的测定【实验目的】1.掌握用毛细管升高法测液体表面张力系数的原理和方法。
2.学习用读数显微镜测量微小长度。
【实验原理】当液体和固体接触时，若固体和液体分子间的吸引力大于液体分子间的吸引力，液体就会沿固体表面扩展，这种现象焦润湿。
若固体和液体分子间的吸引力小于液体分子间的吸引力，液体就不会在固体表面扩展，叫不润湿。
润湿与不润湿取决于液体、固体的性质，如纯水能完全润湿干净的玻璃，但不能润湿石蜡；水银不能润湿玻璃，却能润湿干净的铜、铁等。
润湿性质与液体中杂质的含量、温度以及固体表面的清洁程度密切相关，实验中要予以特别注意。
液体表层内分子力的宏观表现，使液面具有收缩的趋势。
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。
这种张力垂直与改直线且与线的长度成正比，比例系数称为表面张力系数。
把金属丝AB弯成如图5.2.1-1(a)所示的形状，并将器悬挂在灵敏的测力计上，然后把它浸到液体中。
当缓缓提起测力计时，金属丝就会拉出一层与液体相连的液膜，由于表面张力的作用，测力计的读数逐渐达到一最大值（超过此值，膜即破裂），则应当是金属丝重力与薄膜拉引金属丝的表面张力之和。
由于液膜有两个表面，若每个表面的力为，则由得(1)显然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，其方向沿着液体表面，且垂直于改分界线。
表面张力的大小与分界线的长度成正比。
即(2)式中称为表面张力系数，单位是N/m。
表面张力系数与液体的性质有关，密度小而易挥发的液体小，反之较大；表面张力系数还与杂质和温度有关，液体中掺入某些杂质可以增加，而掺入另一些杂质可能会减少；温度升高，表面张力系数将降低。
测定表面张力系数的关键是测量表面张力。
用普通的弹簧称是很难迅速测出液膜即将破裂时的的，应用焦力氏称则克服了这一困难，可以方便地测量表面张力。
【实验仪器】焦利氏称由固定在底座上的秤框、可升降的金属杆和锥形弹簧秤等部分组成，如图5.2.1-2所示。
液体表面张力系数的测定
液体表面张力系数的测定实验内容1．测定焦利氏弹簧的倔强系数。
2．测定水的表面张力系数。
教学要求1．了解焦利氏秤测微小力的原理、结构和方法。
2．学习拉脱法测定水的表面张力系数。
3．掌握用逐差法处理数据。
4．了解弹簧平衡位置的选取对所研究问题的作用。
实验器材焦利氏秤，Π型金属丝框，0.5g法码10只,游标卡尺,玻璃杯,酒精,金属镊子,温度计。
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。
液体表面是具有厚度为分子有效半径（约m)的液体薄层。
根据分子运动论，液体表面层内的液体分子与液体内部分子比较，缺少一半能对其起吸收作用的液体分子，因而受到一个指向液体内部的力，这样，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，易挥发液体小；温度愈高，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，最大工业气泡压力法等。
本实验是用拉脱法测定水的表面张力系数。
实验原理，那么,表面张力就表现为线段两边的的如果在液体表面想象一条直线段液面会以一定的拉力相互作用,此拉力方向垂直于线段,大小与此线段的长度成正比,即（6-1）其中，为液体表面张力系数,国际制中单位为牛顿/米，记为N•M-1，数值上等于作用在液体表面单位长度上的力的大小。
拉脱法测定液体表面张力系数是基于液体与固体接触时的表面现象提出的。
由分子运动论可知，当液体分子和与其接触的固体分子之间的吸引力大于液体分子的内聚力时，就会产生液体浸润固体的现象。
液体的表面张力系数测量
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。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 F= ( D1 D2 ) （1） 式中，F为脱离力，D1，D2分别为环的外径和内径，为表 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。当 外界压力作用与金属梁时，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电压大小与 所加外力成正比。即 U KF （2） 式中F为外力的大小，K为硅压阻式力敏传感器的灵敏度， 为传感器的输出电压大小。
1.6 1.3 1.0 16.9 16.7 16.8 16.7
液体的表面张力系数测量
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很多种方法,拉脱法是测量 液体表面张力系数常用方法之一.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张力约在 110 3 ~ 110 2 之间,因此需要有一种量程范围较小, 灵敏度高,且稳定性能好的测量力的仪器.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浓度的 变化而变化的现象,从而对这个概念加深理解.
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。
实验十一液体表面张力系数的测定
实验十一 液体表面张力系数的测定【预习题】1．如何装配及使用焦利氏秤？答：（1）安装好弹簧，小镜及玻璃管并初步调好他们之间的相互位置后，调正三足底座上的底脚螺丝，使立管处于铅直状态。
此时，小镜在玻璃管内与玻璃管内壁应不触碰。
（2）调节旋钮时要平稳，视线平视，做到“三线对齐”。
【思考题】1．为什么在拉液膜的过程中始终保持“三线合一”？答：普通弹簧秤是上端固定，加负载后向下伸长，而焦利氏秤是控制弹簧的下端的位置不变，加负载后，弹簧伸长，调节旋钮，使“三线合一”保证了下端位置不变，相当于弹簧向上拉伸，由标尺和游标确定弹簧伸长量。
2．测金属丝框的宽度L 时应测它的内宽还是外宽？为什么？答：应测外宽，因为表面张力与液膜周界成正比，而金属丝框形成的液膜其周界为外侧宽度。
3．若空立管不垂直，对测量有什么影响？试做定性分析。
答：如图所示：(1) 中空立柱垂直时： 设弹簧在受垂直力mg 时伸长量为1l ∆，受水的表面张力时的伸长量为2l ∆ （2） 中空立柱不垂直时（与垂直方向有夹角θ）： 弹簧在受垂直力mg 时伸长量仍为1l ∆，但中空立柱的伸长量则为'∆1l = θcos 1l ∆受水的表面张力时的伸长量仍为2l ∆ ，但相应的中空立柱的伸长量则为'∆2l =θcos 2l ∆ 垂直时1l m g K ∆= α=L l K 22∆⋅=L l l m g 221∆⋅∆=122l l L m g ∆∆⋅不垂直时1l m g K ∆==θcos 1⋅'∆l mg ； α'=L l K 22∆⋅=L l l mg 2cos cos 21⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⋅'∆⋅⋅'∆θθ=122l l L m g '∆'∆⋅从三角形的几何关系可知： 12l l ∆∆='∆'∆12l l ； 所以α=α'。
故对测量结果无影响。
液体表面张力系数的测定
液体表面张力系数的测定教学目的：1.了解液体表面的性质；2.掌握用力敏传感器和焦利秤测量微小力的原理和方法；3.掌握用拉脱法测定液体的表面张力系数。
教学内容：1. 用力敏传感器测量液体的表面张力系数，测量公式为)(221D D f l mg F +=-=πσ，只要测出力f 和环内外直径1D 、2D ，即可算出液体的表面张力系数σ。
重点难点：1.重点：力敏传感器的标定，拉脱法测定液体表面张力；2.难点：拉脱法拉脱瞬间受力变化判断，外界环境影响。
教学设计：1.介绍什么是液体表面张力系数和测定液体表面张力系数的方法（5min ）2.讲解用拉脱法测定液体的表面张力系数的实验原理（10min ）3.介绍力敏传感器的标定（5min ）4.介绍实验仪器的使用和注意事项（10min ）5.讲述实验操作步骤（5min ）6.讲解不确定度计算和数据处理（5min ）7.学生自己完成实验，老师辅导（85min ）8.检查学生测量的实验数据（10min ）作业、实验：写一份完整的实验报告。
实验报告要求：写清楚不确定度计算，并分析外界环境对实验的影响，提出改进建议。
液体表面张力是液体的一个重要的物理性质，力能够说明物质的液体状态所特有的许多现象，测量液体表面张力的方法很多，法是不能测量液体表面张力。
可采用拉脱法、用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，力，对界面张力仪要求较高，因此需要有一种量程范围较小，灵敏度高，扭秤等灵敏度高，稳定性好，且可数字信号显示。
一、实验内容1、测量力敏传感器灵敏度（对力敏传感器的定标）2、用力敏传感器测量液体的表面张力系数。
二、实验原理种沿着表面的、收缩液面的力称为表面张力。
液体表面层（其厚度等于分子的作用半径，约10-8cm 的分子不同。
作用力的合力为零。
的引力比向下的引力小，合力不为零。
液面挤入液体内部的倾向，并使得液体表面自然收缩，分子数相等时为止。
现出如图1所示的形状（对浸润液面而言）。
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。
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液体表面力系数的测定表面力是液体表面的重要特性，它类似于固体部的拉伸应力，这种应力存在于极薄的表面层，是液体表面层分子力作用的结果。
液体表面层的分子有从液面挤入液的趋势，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力。
作用于液面单位长度上的表面力，称为液体的表面力系数，测定液体表面力系数的方法有：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、面力的由来假设液体表面附近分子的密度和部一样，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Ed的激活能才能越过势垒，跑到表面去。
然而表面某个分子B要想挤向部，它只需排开分子1'、'和克服两侧分子3'、4'的吸引力即可，后面没有分子拉它。
所以它所处I的势阱（图（3）中右边的那个）较浅，只要较小的激活能Ed就可越过势垒，潜入液体部。
这样一来，由于表面分子向扩散比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3'、'对它的吸引力比刚才大，从而它的势阱也变深了，直到Ed变得和E d 一样时，外扩散达到平衡。
所以在平衡状态下液体表面层的分子略为稀疏，分子间距比平衡位置稍大，在它们之间存在切向的吸引力。
这便是表面力的由来。
在刚才的讨论中未考虑液面外是否有气体。
如果有，则分子B背后有气体的分子拉它，这显然会使上述差距减小，从而减小表面力。
事实也确实如此。
如果液面外只是它的饱和蒸气，当温度逐步上升到临界点时，饱和蒸气的密度增到与液态的密度相等，液面两侧的不对称性消失，表面力也就消失s工1(]]2、实验设计我们设想在液面上作一长为L的线段，则表面力的作用就表现在线段两边的液体以一定的力F相互作用，且作用力的方向与L垂直，其大小与线段的长度成正比。
即 F L，式中为液体的表面力系数，即作用于液面单位长度上的表面力采用拉脱法测定液体的表面力系数是直接测定法，通常采用物体的弹性形变来量度力的大aa若将一个矩形细金属丝框浸入被测液体，然后再慢慢地将它向上拉出液面，可看到金属丝带出一层液膜，如图(4)所示。
设金属丝的直径为a，拉起液膜将破裂时的拉力为F，膜的高度为h，膜的宽度为b，因为拉出的液膜有前后两个表面，而且其中间有一层厚度近似为 a的被测液体，且这部分液体有自身的重量，故它所受到的重力为m g bah g (由于金属丝的直径很小，所以这一项很小，一般忽略不计)，所受表面力为2f 2 (b a)，故有 F 2f Mg或变形为(F Mg)2(b a) ( 1)式中，为被测液体的密度，g为当地重力加速度，Mg为金属框所受重力与浮力之差。
1~'10平刻线G水平刻蛭E <5）按力氏称1-标尺Z-游标3-立柱电-外力赵旌纽A平台谀节旌钮6-襪侔杯T-嗾力坏8-弹黄9-玻璃管10-就挂鉤从式（1）可以看出，只要实验测定出（F Mg）、b、a等物理量，由式（1）便可算出液体的表面力系数。
显然，b、a都比较容易测，只有F Mg是一个微小力，用一般的方法难以测准。
故本实验的核心是测量这个微小力 F ,利用焦利弹簧秤测量。
表面力系数与液体的种类、纯度、温度和液体上方的气体成分有关。
实验表明，液体的温度约高，的值约小；所含杂质越多，的值也越小。
3、仪器介绍如图（5）所示，焦利秤实际上是一个精细的弹簧秤，是测量微小力的仪器。
在直立的金属套筒设有可上下移动的金属杆，1的上端设有游标2, 1的横梁上悬一根细弹簧8，8下端挂有圆柱形10并有水平刻线G,（也称指标杆G>，G 的下方设一小钩，用来悬挂砝码盘或矩形金属丝框架。
金属套筒的中下部附有刻有横线的玻璃套筒9 和能够上下移动的平台6。
金属套筒的下端设有旋钮4，转动 4 可使金属杆 1 上下移动，移动的距离由 1 上的刻度和游标 2 来确定。
使用时，先照图（5）正确安装仪器，使带横线的小镜子10 穿过玻璃套筒9 的部，并使镜面朝外．调节底座上的螺钉，使小镜子10 沿竖直方向振动时不与玻璃套筒9 发生摩擦．然后应旋转旋钮4，使小镜子10 上的刻线与玻璃套筒9 上的刻线以及9 上刻线在小镜子里的像三者相互对齐，即所谓“三线对齐”。
用这种方法保证弹簧的下端的位置是固定不变的，而弹簧的上端可以向上沿伸，需要确定弹簧的伸长时，可由 1 上的米尺和游标 2 来确定（即伸长前、后两次的读数之差值）。
根据胡克定律，在弹性限度，弹簧的伸长量x 与所加的外力 F 成正比，即F K x ，式中 K 是弹簧的劲度系数，对一特定的弹簧， K 值是确定的。
如果我们将已知重量的砝码加在砝码盘中，测出弹簧的伸长量，即可算出弹簧的K 值，这一步骤称为焦利秤的校准。
使用焦利秤测量微小力时，应先校准。
利用校准后的焦利秤，就可测出弹簧的伸长量，从而求得作用于弹簧上的外力 F 。
弹簧的劲度系数越小，就越容易伸长，即弹簧越细，各螺旋环的半径越大，弹簧的圈数越多，K 值就越小，弹簧越容易伸长。
同时弹簧材料的切变模量越小，弹簧越容易伸长。
选用K值小的弹簧，其测量微小力的灵敏度就高。
所以本实验中，一定要在有关实验人员的指导下得知弹簧的最大负荷值，并且在使用、安装过程中一定要轻拿轻放，倍加爱护。
实验容与步骤：1、按照图（5）挂好弹簧、小镜子10及砝码盘，调节三角底座上的螺钉使小镜子10铅直（即小镜子10 与玻璃套筒9的壁不摩擦）。
然后转动旋钮4，使“三线对齐” （观察时眼睛要与玻璃套筒上的水平线等高）。
记录游标零线所指示的米尺上的读数L0。
2、依次将实验室给定的砝码加在砝码盘，逐次增加至0.5g , 1.0g，…，3.5g （每加一次均需要转动旋钮4，重新调到“三线对齐” ），分别记录 1 柱上米尺的读数L2 L9，并在表（1）中记录数据，然后依次减去0.5g砝码，步骤同上，用逐差法求弹簧的劲度，再算出劲度系数是的平均值及其不确定度。
3、用酒精棉球仔细擦洗矩形金属丝框架，然后挂在砝码盘下的小钩上，转动旋钮4，重新使“三线对齐”，记录游标零线所指示的米尺读数So。
4、将盛有多半杯蒸镏水的烧杯置于平台上，转动平台下端的螺丝5，使矩形形金属丝框先浸入水中，然后缓慢地调节螺丝5使平台慢慢下降，直至矩形金属丝横臂高出水面，此时水的表面力作用在矩形金属丝上，小镜子10上的弹簧受到向下的表面力的作用也随之伸长，这样小镜子上的刻线G也随着下降，使“三线”不再对齐。
眼睛对准玻璃套筒上的水平刻线D,用另一只手缓缓向上旋动旋钮4，使“三线”重新对齐，同时调节平台调节旋钮5使之再下降，直到矩形金属丝框架下的水膜刚要断裂止(或刚刚断裂)。
先观察几次水膜在调节过程中不断被拉伸、最后破裂的现象。
然后再把金属丝框架欲要脱离而尚未脱离水膜的一瞬时的米尺1上的读数S|记录下来。
5、重复步骤3和4五次，测出弹簧的平均伸长S S o及其不确定度，则(F Mg) K (S S o)。
6、记录实验前后的水温，以平均值作为水的温度。
测量矩形金属丝横臂的长度b、直径a的数值，并计算。
的值及其不确定度。
数据处理表(1)用逐差法求KVL i 5 L i表（1）求S S o（单位：io -2m ）:V (S S o )六n(n 1)L i 5 L i( 5mg(L i 5 L i )(L i 5 L i )n(n 1)其中V 名匚匚7匚（「匸）2s S o2()结果表示： —( )Ur( ) %注意事项1、 实验时矩形金属丝框不能倾斜，否则，矩形框拉出水面时液膜将过 早地破裂，给实验带来误差。
2、 矩形金属丝先用酒精灯烧红，再清洗后不允许手碰。
3、焦利秤中使用的弹簧是易损精密器件，要轻拿轻放，切忌用力拉。
思考题1、什么“三线对齐”？本实验中测量表面力时缓慢地将矩形金属丝从 水中拉中()b()ma()mm225(L i 5 ^)(S S o )L i 5 L i S S os q)(sS o ) (S S o )(S S o )b( )ma()T ()0C( )2(b a)b a( )%-K (S S 。
)测量结果：2(a b)2起，该过程中需要时刻保证“三线对齐”，应如何操作？2、 验中测量表面力时缓缓地将矩形金属丝水平地拉出水面，如何避免 倾斜？为什么要将矩形金属丝拉到将要脱离而又未脱离水膜的极限状态3、 测量金属丝框的宽时，应测它的宽还是外宽？为什么？4、 试用作图法求焦利弹簧秤的劲度系数，将结果与逐差法的结果进行比较实验四 液体表面力系数的测量［a1］［实验目的］1 •学习用焦利氏秤测量微小的力。
2•掌握用拉脱法测量液体表面力系数的原理和方法。
［实验仪器与器材］焦利氏秤、矩形金属片、砝码、游标卡尺、酒精灯、镊子、烧坏、蒸馏水、苛性钠溶液 焦利氏秤是一个精细的弹簧秤，常用于测量微小的力，女口 图4- 1所示。
在有水平调节螺旋 M 的三角底座上，固定着金属立柱A ，其装有带毫米刻度的金属管 B ，立柱A 上附有游标 C ，升降旋钮D 可使刻度管B 上、下移动。
在刻度管 B 顶端的 横梁上挂有弹簧 S,其下端挂着一个带有指示镜 (中央有一标线) 的金属杆Q ，刻有标线的玻璃管 G 套在指示镜外。
金属杆 Q 下 端可挂砝码［w2］盘E 或矩形金属片。
H 为载物平台，它的升降 可调节平台固定夹 P,平台下面的微调螺旋 N 用来调节载物平 台的微小移动。
使用焦利氏秤时先调节水平调节螺旋 M ，使金属杆Q 及指 示镜竖直从玻璃管 G 正过，然后旋转升降旋钮 D 使指示镜上的 标线和玻璃管 G 上的标线及其在指示镜中的像三者重合(简称三线重合)，从标尺C 读出示数xi 。
当弹簧下端施以拉力 F 时, 弹簧将伸长，此时三线不再重合，再旋转升降旋钮 D 使三线再—1)根据胡克定律，在弹性限度，弹簧的伸长量与所受拉力的 关系为(4 — 2) {H4Lk 值是一定的。
若k 值为已知，则只要测出弹簧的伸长量，就可计算出作用于弹簧的外力F 。
［实验原理］液体表面都存在着力的作用，这是一种沿着液体表面的、收缩液面的力，称为表面力 (surface ten si on)。