实验七最大气泡压力法测定溶液的表面张力
实验七 最大气泡法测定液体的表面张力
实验七 最大气泡法测定液体的表面张力卓冶13 李金阳(一)、实验目的1．掌握最大气泡法测定液体的表面张力的原理和方法。
2．熟悉表面张力的意义和性质，测定不同浓度液体的表面张力。
3．熟悉表面吸附的性质及与表面张力的关系。
(二)、实验原理溶剂中加入溶质后，溶剂的表面张力要发生变化，加入表面活性物质（能显著降低溶剂表面张力的物质）则它们在表面层的浓度要大于在溶液内部的浓度，加入非表面活性物质则它们在表面层的浓度比溶液内部低。
这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫溶液的吸附。
显然，在指定的温度压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。
从热力学可知，它们之间的关系遵守吉布斯吸附等温方程：Tdc d RTc ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Γσ （7—1） 式中：Γ—为溶质在单位面积表面层中的吸附量（mol ·m －2）； σ—为溶液的表面张力（N ·m －2）；c —为溶液浓度（mol ·m －3）；；R —气体常数，8.314J ·mol －1·K －1；T —为绝对温度（K ）。
当)/(dc d σ<0时，Γ > 0，即溶液的表面张力随着溶液浓度的增加而下降时，吸附量为正值，称为正吸附，反之，当)/(dc d σ> 0时，Γ< 0称为负吸附。
吉布斯吸附等温方程式应用范围很广，但上述形式只适用于稀溶液。
通过实验测得不同浓度溶液的表面张力1σ、2σ……即可求得吸附量Γ。
本实验采用最大气泡压力法测定正丁醇水溶液的表面张力值。
试验装置如图（7—1）所示。
图7—1 表面张力测定装置1—样品管 2—毛细管 3—压瓶4—精密数字压力计 5—大气平衡管 6—活塞 图7—2 气泡曲率半径的变化规律将欲测表面张力的溶液装入样品管中，使毛细管的端口与液面相切，液体即沿毛细管上升，打开减压瓶3的活塞6，使里面的水慢慢的滴出，则系统内的压力慢慢减小，毛细管2液面上受到一个比样品管中液面上大的压力，此时毛细管内液面就会下降，直到在毛细管端面形成一个稳定的气泡。
溶液表面张力的测定最大气泡法实验报告
溶液表面张力的测定最大气泡法实验报告实验目的：明确表面张力、表面自由能和吉布斯吸附量的物理意义。
掌握最大泡压法测定溶液表面张力的原理和技术。
掌握计算表面吸附量和吸附质分子截面积的方法。
实验原理：表面张力和表面吸附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，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，用y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。
欲使液体产生新的表面积，就需对其做表面功，其大小应与表面职成正比，系数为即为表面张力y。
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。
最大泡压法测定溶液的表面张力（泡压法、滴重法、毛细管升高法）
最⼤泡压法测定溶液的表⾯张⼒（泡压法、滴重法、⽑细管升⾼法）表⾯张⼒的测定——最⼤⽓泡压⼒法、滴重法、⽑细管升⾼法⼀、实验原理：1.最⼤⽓泡压⼒法测定表⾯张⼒（装置如下图所⽰）：其中，B是管端为⽑细管的玻璃管，与液⾯相切。
⽑细管中⼤⽓压为P0。
试管A中⽓压为P，当打开活塞E时，C中的⽔流出，体系压⼒P逐渐减⼩，逐渐把⽑细管液⾯压⾄管⼝，形成⽓泡。
当⽓泡在⽑细管⼝逐渐长⼤时，其曲率半径逐渐变⼩，⽓泡达最⼤时便会破裂。
此时⽓泡的曲率半径最⼩，即等于⽑细管半径r，⽓泡承受的压⼒差也最⼤△P=P0-P=2γ/r 此压⼒差可由压⼒计D读出，故γ=r△P/2若⽤同⼀⽀⽑细管测两种不同液体，其表⾯张⼒分别为γ1、γ2，压⼒计测得压⼒差分别为△P1、△P2则：γ1/γ2=△P1/△P2若其中⼀种液体的γ已知，例如⽔，则另⼀种液体的表⾯张⼒可由上式求得。
2．⽑细管⾝升⾼法（装置如下图所⽰）：⽑细管法测定表⾯张⼒仪器⽑细管表⾯张⼒⽰意图当⼀根洁净的，⽆油脂的⽑细管浸进液体，液体在⽑细管内升⾼到h⾼度。
在平衡时，⽑细管中液柱重量与表⾯张⼒关系为：2πσrcosθ=πr2gdhσ=gdhr/2cosθ（1）如果液体对玻璃润湿，θ=0，cosθ=1（对于很多液体是这样情况），则：σ=gdhr/2 （2）式中σ为表⾯张⼒；g为重⼒加速度；d为液体密度；r为⽑细管半径。
上式忽略了液体弯⽉⾯。
如果弯⽉⾯很⼩，可以考虑为半球形，则体积应为：πr3 -2/3πr3 =1/3πr3从（2）可得：σ=gdr/2（h+1/3r）（3）更精确些，可假定弯⽉⾯为⼀椭圆球。
（3）式应变为：σ=gdhr/2（1+1/3（r/h）-0.1288（r/h）2+0.1312（r/h）3）（4）3. 滴重法（装置如右图所⽰）：从图中可看出，当达到平衡时，从外半径为r的⽑细管滴下的液体重量应等于⽑细管周边乘以表⾯张⼒，即：mg=2πσr （5）式中m为液滴质量；r为⽑细管外半径；σ为表⾯张⼒；g为重⼒加速度。
溶液表面张力的测定——最大气泡压力法
实验七 溶液表面张力的测定——最大气泡压力法一． 实验目的1. 用最大气泡法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力。
2. 了解表面张力的性质, 表面自由能的意义以及表面张力和吸附的关系。
3. 学会镜面法作切线的方法。
二． 实验原理用本法测定[乙醇, 水]溶液的数据对[σ, c], 作图将c-σ曲线在不同浓度的斜率 T 代入吉布斯等温吸附式:Γ=﹣c RT c σ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭T 求出相应的吉布斯吸附量Γ；按朗格茂尔等温吸附变形公式:c 1c α∞∞=+ΓΓΓ C/Γc-C 直线斜率tg β求出饱和吸附量 , 进而得出乙醇分子横切面积S 和分子长度 , 结合直线截距得出吸附系数α:∞Γ=（tg β）-1以上个式中, c 为浓度；T 为绝对温度（K ）；σ为表面张力；Γ为吉布斯吸附量；M 为溶质摩尔质量；ρ为溶质密度；S 为分子截面积；δ为分子长；α为吸附系数；NA 为阿伏伽德罗数（6.02×1023/mol ）；R 为气体常数。
为了求以上参数, 关键是测σ。
表面张力及界面张力, 矢量。
源于凝聚相界面分子受力不平衡, 意为表面的单位长度收缩力。
σ也是在个条件下凝聚系表面相得热力学强度性质, 如果恒温、恒压下扩大单位表面积所需的可逆功, 故亦称为表面自由焓。
1. σ与凝聚相和表面共存接触相种类有关, 还与T,P 有关, 与凝聚相纯度和杂志种类有关。
浓度升高, 溶液的σ有增有减, 随溶质、溶剂而异, 表面活性剂是两亲分子, 他们的水溶液σ随浓度升高先剧降, 后微升, 在渐趋稳定。
σ随c 而变化的本质是溶液表面浓度对体相浓度的偏离, 此现象称为表面吸附。
表面吸附量Γ与浓度有关, 用吉布斯等温方程求出 为σ-c 曲线在指定浓度的斜率。
<0, Γ>0为正吸附, 表面浓度较体浓度高, 达饱和吸附时, Γ趋于饱和吸附量 , 此时两亲分子在溶液表面处于高度有序的竖立密集, 形成单分子膜。
,2. 若将兰格缪尔等温吸附式中的吸附量赋予吉布斯吸附量的特定意义, 则可从其变形式求出 设分子吸附层厚δ, δ即两亲分子长。
溶液表面张力的测定实验报告
溶液表面张力的测定实验报告一、实验目的1、掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的原理和方法。
2、测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和表面活性剂分子的横截面积。
3、了解表面张力与溶液浓度之间的关系，加深对表面化学基本概念的理解。
二、实验原理1、表面张力在液体内部，每个分子都受到周围分子的吸引力，合力为零。
但在液体表面，分子受到指向液体内部的合力，使得液体表面有自动收缩的趋势。
要增大液体的表面积，就需要克服这种内聚力而做功。
在温度、压力和组成恒定时，增加单位表面积所做的功即为表面张力，用γ表示，单位为 N·m⁻¹或 mN·m⁻¹。
2、最大气泡压力法将毛细管插入待测液体中，缓慢打开滴液漏斗的活塞，让体系缓慢减压。
当压力差在毛细管端产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就会从毛细管口逸出。
此时，气泡内外的压力差最大，这个最大压力差可以通过 U 型压力计测量得到。
根据拉普拉斯方程：＼（＼Delta p ＝＼frac{2\gamma}｛r}＼）其中，＼（＼Delta p\）为最大压力差，＼（r\）为毛细管半径，＼（＼gamma\）为液体的表面张力。
对于同一根毛细管，＼（r\）是定值。
只要测出\（＼Delta p\），就可以算出液体的表面张力\（＼gamma\）。
3、表面吸附与吉布斯吸附等温式在一定温度下，溶液的表面张力随溶液浓度的变化而变化。
当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质在表面层中的浓度比溶液内部大，称为正吸附；反之，当溶质能升高溶剂的表面张力时，溶质在表面层中的浓度比溶液内部小，称为负吸附。
吉布斯吸附等温式为：＼（＼Gamma ＝＼frac{1}｛RT}＼frac{d\gamma}｛dC}＼）其中，＼（＼Gamma\）为表面吸附量（单位：mol·m⁻²），＼（R\）为气体常数（＼（8314 J·mol⁻¹·K⁻¹\）），＼（T\）为绝对温度，＼（C\）为溶液浓度，＼（＼frac{d\gamma}｛dC}＼）为表面张力随浓度的变化率。
最大气泡法测表面张力实验报告
最大气泡法测表面张力实验报告一、实验目的1、掌握最大气泡法测定表面张力的原理和方法。
2、学会使用数字微压差测量仪测量微小压力差。
3、测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和表面活性剂分子的横截面积。
二、实验原理1、表面张力在液体的内部，任何分子周围的吸引力是平衡的。
然而，在液体表面，分子受到指向液体内部的合力，导致液体表面有自动收缩的趋势。
要使液体表面增大就必须要克服这种向内的合力而做功，所做的功转化为表面能储存在液体表面。
在温度、压力和组成恒定时，表面张力与表面积的增量成正比，比例系数即为表面张力。
2、最大气泡法将毛细管垂直插入液体中，液体表面张力会对毛细管中的气泡产生附加压力。
当气泡从毛细管下端缓慢逸出时，所受到的压力差最大。
根据拉普拉斯方程，附加压力与表面张力及气泡曲率半径之间的关系为：＼（＼Delta p ＝＼frac{2\gamma}｛r}＼）其中，＼（＼Delta p\）为附加压力，＼（＼gamma\）为表面张力，＼（r\）为气泡的曲率半径。
当气泡为半球形时，曲率半径\（r\）等于毛细管半径\（r_{毛}＼），此时附加压力最大。
通过数字微压差测量仪测量出最大附加压力\（＼Delta p_{max}＼），即可求得表面张力\（＼gamma\）。
3、表面吸附量和横截面积根据吉布斯吸附等温式：＼（＼Gamma ＝＼frac{c}｛RT}＼frac{d\gamma}｛dc}＼）其中，＼（＼Gamma\）为表面吸附量，＼（c\）为溶液浓度，＼（R\）为气体常数，＼（T\）为热力学温度。
通过测定不同浓度溶液的表面张力，以\（＼gamma\）对\（c\）作图，求得曲线某一点的斜率\（＼frac{d\gamma}｛dc}＼），即可计算出表面吸附量\（＼Gamma\）。
假设表面活性剂在溶液表面是紧密排列的单分子层，每个分子的横截面积为\（A\），则：＼（A ＝＼frac{1}｛L\Gamma}＼）其中，＼（L\）为阿伏伽德罗常数。
物理化学实验报告：最大泡压法测定溶液的表面张力
欲使液体产生新的表面 ΔA，就需对其做功，其大小应与 ΔA 成正比：
－W′＝σ·ΔA
（1）
它表示液体表面自动缩小趋势的大小，σ 称为比表面自由能，其量纲为 J·m-2。因其量 纲又可以写成 N·m－1，所以 σ 还可称为表面张力。其量值与溶液的成分、溶质的浓度、温
度及表面气氛等因素有关。
2、溶液的表面吸附
至于恒温水浴内恒温 10min。毛细管需垂直并注意液面位置，然后按图接好测量系统。慢慢
打开抽气瓶活塞，注意气泡形成的速率应保持稳定，通常控制在每分钟 8-12 个气泡为宜，
即数字微压微压差测量仪的读数（瞬间最大压差）约在 700-800pa 之间。读数 3 次，取平均
值。
4、测量乙醇溶液的表面张力
按实验步骤三分别测量不同浓度的乙醇溶液。从稀到浓依次进行。每次测量前必须用少量
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，这种
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，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：
1.3435
25%乙醇
-0.478
1.3465
30%乙醇
-0.452
1.3491
35%乙醇
-0.450
1.3516
40%乙醇
-0.422
1.3539
2.数据处理：
（1）以纯水的测量结果按方程计算 K′值。
解得 K′=σ1∕△p1=71.97*10-3N*m-1/(-0.765kpa)=0.094 （2）根据所测折光率，由实验提供的浓度-折光率工作曲线查出各溶液的浓度。
七、最大气泡法测定溶液的表面张力
宁 波 工 程 学 院物理化学实验报告专业班级 化工114班 姓名 提子 序号 17 同组姓名 指导老师 胡爱珠 杨建平 实验日期 2013.5.21 实验名称 实验七 最大气泡压力法测定溶液的表面张力一、实验目的1、掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术。
2、通过对不同浓度乙醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表明自由能、表面张力和吸附量关系的理解。
二、实验原理1、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吸附等温式： 根据朗格缪尔公式：以c/Г对c 作图，得以直线，该直线的斜率为1/Г∞三、实验仪器、试剂1、仪器：最大泡压表面张力仪1套、洗耳球1个、移液管(50ml 和1ml)各1只、烧杯(500ml)2、试剂：正丁醇(分析纯)、蒸馏水 四、实验步骤1、仪器准备与检漏将表面张力仪容器和毛细管先用洗液洗净，再顺次用自来水和蒸馏水漂洗，烘干后按图接好。
检查是否漏气。
2、仪器常数的测定调节液面与毛细管端相切，并调节分液漏斗，使气泡由毛细管尖端成单泡逸出，且速度控制在每分钟形成气泡5-10个。
当气泡刚脱离管端的一瞬间，压力计中液位差达到最大值，此时记录下Δp 最大值；改变气泡逸出速率(控制在每分钟5-10个)，再依此记录2次，取其平均值。
再由手册中查出实验温度时水的表面张力，求得仪器常数K 。
3、表面张力随溶液浓度变化的测定在上述体系中，按浓度从低到高的顺序依次测定预先配好的正丁醇溶液的Δp 最大值，每次置换溶液前都先用新溶液润洗2次，再按2方法测定。
五、数据记录与处理1、计算仪器常数K 和溶液表面张力γ，绘制γ-c 等温线。
室温：27.9℃ 大气压力：100.21Kpa 恒温槽温度：30℃ γ水：71.18×10-3 N/m K:1.1041×10-4c d RT dcГγ=－Kc1KcГГ∞=+c 1+Kc c 1 K K ГГГГ∞∞∞==+2RP γ∆=max 2RP γ∆=maxK p γ=∆浓度c(mol/dm3) 水0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.16 0.2 0.24Δpm ax(Pa) 644.7 621.3 576.0 542.3 515.7 491.7 471.7 449.0 419.0 397.7 Δpmax1(Pa)646 622 577 542 515 493 470 451 418 398 Δpmax2(Pa)643 621 576 543 517 490 472 448 419 397 Δpmax3(Pa)645 621 575 542 515 492 473 448 420 398 γ×10-3(N/m) 71.18 68.60 63.60 59.88 56.94 54.29 52.08 49.58 46.26 43.91 由图表数据作γ-c等温线图：由图1可得Y = 0.07142-0.20629*X+0.39219*X2可以得到γ-c的关系式为Y = 0.07142-0.20629*C+0.39219*C2由此得到dγ/dc=0.78438c-0.20629将不同的c值代入上式，就可以得到在不同浓度c下的dγ/dc了。
最大气泡压力法测定溶液中吸附作用和表面张力 实验报告
最大气泡压力法测定溶液中吸附作用和表面张力
PB10207071 阮亮
生命学院
【摘要】
表面张力是描述液体表面自动缩小趋势的大小的一种性质。 本实验通过最大气泡 压力法测量溶液表面张力, 根据吉布斯公式和朗格缪尔等温方程式研究吸附量 与溶液浓度及表面张力的关系研究吸附作用和溶液浓度的定量关系。结果表明， Γ与c 的关系曲线呈阶梯型走势。同时，实验还给出正丁醇分子横截面积的数值。
-3
仪器：
型号及名称 DMP-2C 型数字式微差测 量计 HK-2A 超级恒温水浴 恒温套管 毛细管 250mL 分液漏斗 100mL 容量瓶 2mL 移液管 滴管 生产厂家 南京大学应用物理研究所 南京大学应用物理研究所 （半径 0.15~0.20mm ） 容积 250mL 量程 100mL 仪器参数 数量 １台 1台 1支 1支 1个 7个 1支 1支
3.实验步骤
1.
毛细管常数的测定 打开恒温水浴，使其温度稳定于 30℃。取一直浸泡在洗液中的毛细管，依 次用洗液，蒸馏水反复清洗若干次，玻璃套管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。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 秒内出一个。记录气泡爆
( ) T ＜0,Γ >0,称为表面活性物质，另一类 c
) T ＞０，Γ <0,称为非表面活性物质。正丁醇是表面活性物质，其水溶 c 液的浓度越大，表面张力越小，在它的σ －C 曲线中取各点斜率代入 Gibbs 吸附公式即得不同浓度下的Γ 值。 在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由 Langmuir 等温式表示为： Kc 1 K c
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。
最大泡压法测定溶液的表面张力
最大泡压法测定溶液的表面张力、实验目的1掌握最大泡压法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。
2、了解弯曲液面下产生附加压力的本质，熟悉拉普拉斯方程，吉布斯吸附等温式，了解兰格缪尔单分子层吸附公式的应用。
3、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算饱和吸附量醇分子的截由表面张力的实验数据求正丁面积及吸附层的厚度。
二、实验原理1表面张力的产生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。
在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系的表面自由能的增值称为单位表面的表面能（J ∙m2）。
若看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力（N∙ m1）。
事实上不仅在气液界面存在表面张力，在任何两相界面都存在表面张力。
表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向是表面积缩小的一侧。
液体的表面张力与液体的纯度有关。
在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
由于表面张力的存在，产生很多特殊界面现象。
2、弯曲液面下的附加压力静止液体的表面在某些特殊情况下是一个弯曲表面。
由于表面张力的作用，弯曲表面下的液体或气体与在平面下情况不同，前者受到附加的压力。
弯曲液体表面平衡时表面张力将产生一合力P s,而使弯曲液面下的液体所受实际压力与外压力不同。
当液面为凹形时，合力指向液体外部，液面下的液体受到的实际压力为：P = P o - F S ;当液面为凸形时，合力指向液体内部，液面下的液体受到的实际压力为：P = P o + P S 。
这一合力P S ,即为弯曲表面受到的附加压力，附加压力的方向总是指向曲率中心。
附加压力与表面张力的关系用拉普拉斯方程表示：（式中σ为表面张力，R 为弯曲表面的曲率半径，该公式是拉普拉斯方程的特殊式，适用于当弯曲表面刚好为半球形的情况）。
最大气泡压力法测定溶液表面张力
最大气泡压力法测定溶液表面张力一、前言表面张力是指液体表面处的分子间相互作用力，是液体表面能量和单位面积的量度。
在实际应用中，表面张力常常被用来描述液体与固体或气体之间的相互作用，如液滴形态、液滴与固体表面接触角等。
因此，测定溶液表面张力具有重要的理论和实际意义。
最大气泡压力法是一种常用的测定溶液表面张力的方法。
该方法基于气泡在液体中升降时所受到的阻力与气泡直径之间的关系，通过测量最大气泡升降速度和直径来计算溶液的表面张力。
二、实验步骤1. 实验仪器和试剂准备（1）实验仪器：最大气泡压力法测定仪、电子天平、恒温水槽。
（2）试剂：去离子水、丙酮、十二烷基硫酸钠（SDS）、甘油。
2. 样品制备将待测样品加入到清洁干燥的容器中，并在恒温水槽中调节至所需温度。
3. 测定最大气泡压力（1）在样品表面加入一定量的SDS和甘油，使得液面平整且不出现颗粒状物质。
（2）将测定仪的玻璃管插入到样品中，并通过注射器向玻璃管中注入空气，形成一个气泡。
（3）调节测定仪的升降速度，当气泡升至一定高度时停止升降，记录此时的气泡直径和压力。
（4）逐步增加气泡压力并记录相应的气泡直径和压力值，直至气泡破裂或者脱离液面为止。
4. 计算表面张力根据测得的最大气泡直径和压力值，可以通过下列公式计算溶液表面张力：γ = (4σ/3r) (ΔP/P0)其中，γ为溶液表面张力；σ为水-空气界面张力常数；r为最大气泡半径；ΔP为最大气泡压差；P0为大气压强。
5. 数据处理对于同一样品，在不同温度下进行多次测量，并取平均值计算出表面张力。
三、实验注意事项1. 实验前要仔细清洗测定仪和玻璃管，避免杂质对实验结果的影响。
2. 在加入SDS和甘油时要注意控制添加量，避免过量引起液面不平整。
3. 测定时要保持恒温，避免温度变化对实验结果的影响。
4. 测定时要保持气泡升降速度稳定，并逐步增加气泡压力，避免气泡破裂或脱离液面。
5. 测定同一样品时要进行多次测量，并取平均值计算表面张力，提高实验结果的准确性。
最大气泡压力法测定液体的表面张力数据处理方法
溶液表面张力及吸附分子横截面积的测定实验目的1． 学习用最大气泡压力法测定溶液的表面张力σ。
2．了解用吉布斯方程在溶液表面吸附中的实验应用。
3．了解溶液表面吸附分子的横截面积的测量方法 。
实验原理1． 溶液表面的过剩物质的量Γ表面张力σ（或比表面Gibbs 函数）是表面化学热力学的重要性质之一。
纯溶剂中溶入溶质形成溶液后，溶液的表面张力不同于纯溶剂。
按照溶液表面张力随溶质浓度的变化规律可把溶质分为三种情况。
溶液的表面张力随溶质浓度的增加而增大；溶液的表面张力随溶质浓度的增加而减小；溶液的表面张力最初随溶质浓度的增加而急剧减小，当达到某一临界浓度时，溶液的表面张力不再随溶质浓度的增加而变化，见图3-30。
定量地描本实验研究正吸附的情况。
只要获得了溶液表面张力随溶质浓度的变化曲线，就可用微 分法得到某一浓度下的（d σ/d c ）T，，然后依据方程（3-63）得到表面过剩物质的量Γ。
2。
饱和表面过剩物质的量与吸附分子的横截面积对于正吸附的情况，溶质分子在溶液表面过剩物质的量Γ取决于溶质在溶液本体的浓度。
在本体浓度较小时，Γ随c 的增加而增大，当溶液表面已经盖满一层溶质分子时，Γ达到最大，用符号Γ∞表示。
称为饱和表面过剩物质的量。
若以1/Γ 对π（称为表面压力）作图则得图3-31；π的定义如式（3-64）：π=σ0 -σ （3-64）述这一规律的方程是Gibbs 等温吸附方程 ()c RT c ΓTd d σ-= （3-63） 式（3-63）中，Γ被Gibbs 称为表面过剩物质的量，单位为mol·m -2。
对某些溶液系统（如电解质溶液系统）式中的浓度c 有时要用活度a 代换。
由图3-30，对曲线A ，（d σ/d c ）T ＞0，Γ＜0，这种情况称为负吸附。
对曲线B 和C ，（d σ/d c ）T ＜0，Γ＞0，这种情况称为正吸附。
由图3-31看出，当π较大时（即浓度c 较小时）1/Γ趋向于一个定值，此定值即1/Γ∞。
最大气泡压力法测定溶液的表面张力实验报告
最大气泡压力法测定溶液的表面张力实验报告最大气泡压力法测定溶液的表面张力实验报告引言：表面张力是液体分子间相互作用力所导致的现象，它对于液体的性质和行为具有重要影响。
本实验采用最大气泡压力法来测定溶液的表面张力，通过实验数据的分析，探究不同溶液浓度对表面张力的影响。
实验目的：1. 了解表面张力的概念和测定方法；2. 掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的实验操作；3. 分析不同溶液浓度对表面张力的影响。
实验原理：最大气泡压力法是一种常用的测定溶液表面张力的方法。
实验中，将一根细玻璃管插入液面，通过调节压力差，使气泡从玻璃管中产生并脱离液面，此时气泡的半径与液体表面张力成正比。
通过测量气泡的半径和液体的密度，可以计算出溶液的表面张力。
实验步骤：1. 准备实验所需材料和仪器，包括细玻璃管、溶液、压力计等；2. 将细玻璃管插入液面，调节压力差，使气泡从玻璃管中产生并脱离液面；3. 测量气泡的半径和液体的密度；4. 计算溶液的表面张力。
实验结果与分析：根据实验数据计算得到不同溶液浓度的表面张力值，并进行比较分析。
实验结果显示，随着溶液浓度的增加，表面张力呈现下降的趋势。
这是因为溶液浓度的增加会导致溶质分子在液体表面的分布增多，从而减弱液体分子间的相互作用力，进而降低表面张力。
实验误差分析：在实验过程中，由于操作技巧和仪器精度等因素的影响，可能会产生一定的误差。
例如，测量气泡半径时，由于气泡形状的不规则性，可能会导致测量结果的误差。
此外，实验中还需要考虑环境因素对实验结果的影响，如温度、湿度等。
实验改进：为减小实验误差，可以采取以下改进措施：1. 提高操作技巧，尽量保持气泡形状的规则性；2. 使用更精确的仪器和测量方法，如使用显微镜观察气泡形状，使用更精确的测量仪器测量气泡半径；3. 控制实验环境的温度和湿度，避免外界因素对实验结果的干扰。
结论：通过最大气泡压力法测定溶液的表面张力，我们得出了不同溶液浓度对表面张力的影响。
实验七最大气泡压力法测定溶液的表面张力
宁波工程学院物理化学实验报告实验名称最大气泡压力法测定溶液的表面张力一、实验目的1．掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术。
2．通过对不同浓度乙醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能、表面张力和吸附量关系的理解。
二、实验原理1、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，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循吉布斯吸附等温式：Γ = –（c/RT）*（dγ/dc）①式中，Г为溶液在表层的吸附量；γ为表面张力；c为吸附达到平衡时溶液在介质中的浓度。
根据朗格谬尔（Langmuir）公式：Γ =Γ∞Kc/（1＋Kc）②Γ∞为饱和吸附量，即表面被吸附物铺满一层分子时的Γ∞c/Γ =（1＋Kc）/（Γ∞K）= c/Γ∞＋1/Γ∞K ③以c/Г对c作图，则图中该直线斜率为1/Г∞。
由所得的Г∞代入Am=1/Г∞L可求被吸附分子的截面积（L为阿伏伽德罗常数）。
2、本实验用气泡最大压力法测定溶液的表面张力，其仪器装置如图1所示：图1、最大气泡压力法测量表面张力的装置示意图1、恒温套管；2、毛细管（r在0.15～0.2mm）；3、U型压力计（内装水）；4、分液漏斗；5、吸滤瓶；6、连接橡皮管。
将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，使毛细管的端面与液面相切，液面即沿毛细管上升，打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，毛细管内的液面上受到一个比A瓶中液面上大的压力，当此压力差——附加压力（△P=P大气–P系统），附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式为：ΔP=2γ/R ④式中，ΔP为附加压力；γ为表面张力；R为气泡的曲率半径。
根据上式，R=r时的最大附加压力为：ΔP最大= 2γ/r ⑤实际测量时，使毛细管端刚与液面接触，则可忽略气泡鼓起所需克服的静压力，这样就可以直接用上式进行计算。
当将其它参数合并为常数K时，则上式变为：γ=KΔP最大⑥式中仪器常数K可用已知表面张力的标准物质测得。
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概况张力之宇文皓月创作一．实验目的：1．明确概况张力、概况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概况张力的原理和技术；3．掌握计算概况吸附量和吸附质分子截面积的方法。
二．实验原理：1．概况张力和概况吸附液体概况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，因此在液体概况层中，每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不服衡力，如图1所示，这种吸引力使概况上的分子自发向内挤促成液体的最小面积，因此，液体概况缩小是一个自发过程。
在温度、压力、组成恒定时，每增加单位概况积，体系的吉布斯自由能的增值称为概况吉布斯自由能（J·m-2），用γ暗示。
也可以看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即概况张力（N·m-1）。
欲使液体发生新的概况ΔS，就需对其做概况功，其大小应与ΔS成正比，系数为即为概况张力γ：－W =γ×ΔS(1)图1 液体概况与分子内部受力情况图在定温下纯液体的概况张力为定值，当加入溶质形成溶液时，分子间的作用力发生变更，概况张力也发生变更，其变更的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。
水溶液概况张力与其组成的关系大致有以下三种情况：（1）随溶质浓度增加概况张力略有升高；（2）随溶质浓度增加概况张力降低，并在开始时降得快些；（3）溶质浓度低时概况张力就急剧下降，于某一浓度后概况张力几乎不再改变。
以上三种情况溶质在概况层的浓度与体相中的浓度都不相同，这种现象称为溶液概况吸附。
根据能量最低原理，溶质能降低溶剂的概况张力时，概况层中溶质的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的概况张力升高时，它在概况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概况张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯(Gibbs)吸附方程：Γ=Tdc d RT c ⎪⎭⎫⎝⎛γ（2） 式中，Г为溶质在表层的吸附量，单位mol ·m 2，γ为概况张力，c 溶质的浓度。
最大气泡法测表面张力实验报告
最大气泡法测定溶液的表面张力【实验目的】1、掌握最大泡压法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。
2、了解弯曲液面下产生附加压力的本质，熟悉拉普拉斯方程，吉布斯吸附等温式，了解兰格缪尔单分子层吸附公式的应用。
3、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算饱和吸附量, 由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积及吸附层的厚度。
【实验原理】1、表面张力的产生纯液体和其蒸气组成的体系体相分子：自由移动不消耗功。
表面分子：液体有自动收缩表面而呈球形的趋势。
要使液体表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功以增加分子位能。
所以分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能。
W=A-∆ 如果ΔA 为1m 2，则-W ′=σ是在恒温恒压下形成1m 2新表面所需的可逆功，所以σ称为比表面吉布斯自由能，其单位为J·m -2。
也可将σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，称为表面张力，其单位是N·m -1。
液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。
2、弯曲液面下的附加压力（1）在任何两相界面处都存在表面张力。
表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向使表面积缩小的一侧。
（2）液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。
到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。
（3）液体的表面张力与液体的纯度有关。
在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
（4）由于表面张力的存在，产生很多特殊界面现象。
3、毛细现象（1）由于表面张力的作用，弯曲表面下的液体或气体与在平面下情况不同，前者受到附加的压力。
（2）如果液面是水平的，则表面张力也是水平的，平衡时，沿周界的表面张力互相抵消，此时液体表面内外压力相等，且等于表面上的外压力Po 。
（3）若液面是弯曲的，平衡时表面张力将产生一合力Ps ，而使弯曲液面下的液体所受实际压力与Po 不同。
07.最大气泡压力法测定正丁醇溶液的表面张力
实验名称：最大气泡压力法测定正丁醇溶液的表面张力实验目的：1. 进一步熟悉恒温槽的使用；2. 了解溶液的表面吸附对表面张力的影响；3. 学会用气泡最大压力法测定液体的表面张力；4. 测定不同浓度下正丁醇溶液的表面张力，作σ ~ C 曲线，进而求得表面吸附量和正丁醇分子的截面积。
实验原理：据Gibbs 吸附等温式：C d RT dCσΓ=-（其中σ —表面张力，Γ—表面超量），极性有机物和表面活性物质，dC>0时d σ<0，则Γ >0，发生正吸附，即表层浓度大于本体浓度。
其σ ~ C 是一条曲线，曲线上某点作切线，切线斜率即d σ /dC ，可求得此浓度时的表面超量Γ。
又溶液表面吸附是单分子层吸附，符合Langmuir 吸附等温式，即1bC bC∞Γ=Γ+，可转换成11C C b ∞∞=+ΓΓΓ，以C /Γ ~ C 作图，可得一直线，其斜率倒数即为饱和吸附量Γ∞，每个分子在溶液表面所占的截面积1Aq N ∞=Γ⋅。
本实验采用最大气泡法测定溶液的表面张力，当外管压力下降时，外界大气通过毛细管进入，在管底端形成弯曲液面，并且弯曲程度越来越大，直至形成一个气泡，气泡最完整最大时，曲率半径最小，等于毛细管半径，此时产生的附加压力2p r σ∆=最大。
气泡外围的压力00p p p p =-∆=-真空度，则p ∆=真空度，即读数。
对水有2p rσ∆=水水，溶液有2p rσ∆=液液，则p p σσ∆=⨯∆液液水水。
实验步骤：1.恒温槽调节——装配好恒温槽，在水槽中加入5/6的水量，设定好控制温度（一般要比环境温度高5 ~ 10℃），并开启恒温槽；2. 玻璃仪器清洗——将毛细管插入洗涤剂溶液中，至少浸泡10 min ，取出，套在橡皮管中冲洗干净；将二通试管用洗涤剂清洗，并冲洗干净，然后二者用蒸馏水润洗，备用。
3. 表面张力测定装置准备——在二通试管中装入蒸馏水，插入毛细管，塞紧塞子，将多余的水通过二通排出，直至毛细管末端与水相切。
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宁波工程学院
物理化学实验报告
实验名称最大气泡压力法测定溶液的表面张力
一、实验目的
1．掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术。
2．通过对不同浓度乙醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能、表面张力和吸附量关系的理解。
二、实验原理
1、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，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循吉布斯吸附等温式：
Γ = –（c/RT）*（dγ/dc）①
式中，Г为溶液在表层的吸附量；γ为表面张力；c为吸附达到平衡时溶液在介质中的浓度。
根据朗格谬尔（Langmuir）公式：
Γ =Γ∞Kc/（1＋Kc）②
Γ∞为饱和吸附量，即表面被吸附物铺满一层分子时的Γ∞
c/Γ =（1＋Kc）/（Γ∞K）= c/Γ∞＋1/Γ∞K ③
以c/Г对c作图，则图中该直线斜率为1/Г∞。
由所得的Г∞代入A m=1/Г∞L可求被吸附分子的截面积（L为阿伏伽德罗常数）。
2、本实验用气泡最大压力法测定溶液的表面张力，其仪器装置如图1所示：
图1、最大气泡压力法测量表面张力的装置示意图
1、恒温套管；
2、毛细管（r在～0.2mm）；
3、U型压力计（内装水）；
4、分液漏斗；
5、吸滤瓶；
6、连接橡皮管。
将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，使毛细管的端面与液面相切，液面即沿毛细管上升，打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，毛细管内的液面上受到一个比A瓶中液面上大的压力，当此压力差——附加压力（△P=P大气–P系统），附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式为：
ΔP=2γ/R ④
式中，ΔP为附加压力；γ为表面张力；R为气泡的曲率半径。
根据上式，R=r时的最大附加压力为：
ΔP最大= 2γ/r ⑤
实际测量时，使毛细管端刚与液面接触，则可忽略气泡鼓起所需克服的静压力，这样就可以直接用上式进行计算。
当将其它参数合并为常数K时，则上式变为：
γ=KΔP最大⑥
式中仪器常数K可用已知表面张力的标准物质测得。
三、仪器药品
1、仪器：最大泡压法表面张力仪1套，洗耳球1个，移液管(50ml和10ml)
各一支，烧杯（500mL）。
2、药品：正丁醇（分析纯），蒸馏水。
四、实验步骤
1、仪器的准备与检漏
将表面张力仪容器和毛细管先用洗液洗净，再顺次用自来水和蒸馏水漂洗，烘干后按图5-9接好，检查是否漏气。
2、仪器常数的测定
调节液面与毛细管相切，并调节分液漏斗，使气泡由毛细管尖端成单泡逸出，且速度控制在每分钟形成气泡5~10个（数显微压差测量仪为
5~10s），当气泡刚脱离管端的一瞬间，压力计中液位差达到最大值，当显示的最大值比较稳定时，记下数据，重复调节2次并记下相应的数值。
再由手册查出实验温度时水的表面张力，求得仪器常数K。
3、表面张力随溶液浓度变化的测定
在上述体系中，按浓度从高到低的顺序依次测定预先配好的正丁醇溶液的△P最大值，每次置换溶液前都先用溶液润洗2次，再按2方法
测定。
五、实验数据记录及处理
1、实验数据的记录
恒温槽温度室温大气压γ水25℃℃×
c ΔP最大ΔP最大，1ΔP最大，2ΔP最大，3γ N/mΓmol*m-2c/Γ×107 m-1
水631 627 627 ——
610 610 610 *10-6
561 561 563 *10-6
540 538 737 *10-6
510 510 510 510 *10-6
490 490 492 *10-6
454 451 452 *10-6
443 443 442 *10-6
402 401 402 403 *10-6
395 392 394 *10-6
2、计算仪器常数K值
∵γ = KΔp
∴K=γ水/ΔP最大==×10-4m
根据K值得到一组γ值，γ= KΔp
以γ(N/m)--c 作图如下:
根据上图，可以得到γ-c的关系式为γ=×-7c×10-4c+
由此得到dγ/dc=××10-4，其中c的单位为
根据Γ = –（c/RT）*（dγ/dc）便可求出不同浓度下的Γ和c/Γ，结果见上表
3、绘制Γ-c等温线
通过公式Γ = –（c/RT）/（dγ/dc）就得一组Γ。
以Γ×c /（）作图如下：
Γ-c等温线
4、计算A m
c/Γ-c等温线
从图中得出：斜率1/Γ∞=*105
即Γ∞=*10-6 mol·m-2
所以，A m=1/Γ∞L
=1/（*10-6**1023）
=*10-19 m2
六、注意事项
1.仪器系统不能漏气。
2.所用毛细管必须干净、干燥，应保持垂直，其管口刚好与液面相切。
3.读取压力计的压差时，应取单个逸出时的最大压力差。
七、结果与讨论
1、这次的实验操作的步骤很简单，就是实验量比较大，数据比较容易产生
误差。
从得到的c/Γ-c等温线来看，得到的数据不是很理想，拟合出的
直线不够精确。
可能的原因有：①液面没有跟毛细管底部完全相切；②
没有等到气泡稳定了再读数。
2、本实验是通过测最大气泡来测定溶液的表面张力，计算过程中巧妙地用
求导的方法间接地来求出τ-c的切线。
所用的毛细管必须干净，干燥，
应保持垂直，其管口刚好与液面相切；读取压力计的压差时，应取气泡
单个溢出时的最大压力差。
3、使用的张力管及毛细管的洗涤要彻底。
如果毛细管洗涤不干净，不仅影
响表面张力值，而且会使气泡不能有规律地单个连续逸出。
毛细管插入
溶液中的深度直接影响测量结果的准确性，这是因为溶液的静压力会增
加对气泡壁的压强，为了减少静压力的影响，应尽可能减少毛细管的插
入和深度，使插入深度与液面刚好相切。
八、思考题
1.毛细管尖端为何必须调节得恰与液面相切？否则对实验有何影响？
答：如果将毛细管末端插入到溶液内部，毛细管内会有一段水柱，产生压力Pˊ，则测定管中的压力Pr会变小，△pmax会变大，测量结果偏大。
2.最大气泡法测定表面张力时为什么要读取最大压力差？如果气泡逸出的
很快，活几个气泡一齐出，对实验结果有无影响？
答：如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是的。
当气泡开始形成
时，表面几乎是平的，这时最大；随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径R和毛细管半径r相等，曲率半径达最
小值，根据(Laplace)公式，此时能承受的压力差为最大：△pmax = p0 - pr = 2σ/γ。
气泡进一步长大，R变大，附加压力则变小，直到气泡逸
出。
最大压力差可通过数字式微压差得到。
如气泡逸出太快，气泡的形
成与逸出速度快而不稳定；致使的读数不稳定，不易观察出其最高点而
起到较大的误差。