实验讲义液体表面张力
8液体的表面张力现象详解
接触角：在液体、固体壁和空气交界处做液体表面的 切面，此面与固体壁在液体内部所夹的角度就称为这种液 体对该固体的接触角。
q 角为锐角时，液体润湿固体; q 角为钝角时，液体不 润湿固体；如果q = 0，液体将延展在全部固体表面上，这 时液体完全润湿固体；如果q = 180º，则液体完全不润湿固
体。水润湿玻璃，故其接触角是锐角，水与洁净的玻璃润
22:34
15
3、毛细管公式
根据流体静力学原理和弯曲液面下 的附加压强公式，液体在毛细管中上升 （或降低）的高度为：
h 2a cosq gr
此式表明，毛细管中液面上升高度与液体的种类（它决定液
体的密度和表面张力系数a）、组成毛细管的材料（接触角 q与其有关）及管径有关。
22:34
16
22:34
22:34
1
22:34
2
许多现象表明，液体表面具有自动收缩的趋势，液面 的周界上受到一个拉力F，此力
3
二、表面张力和表面张力系数
在液体表面内任一截线两边， 相邻两部分液面之间存在相互作 用的拉力，此力与截线垂直并与 该处液面相切，这种力称为液体 的表面张力。表面张力是液体表 面的内力，通常把液面与固体周 界之间相互作用的拉力也叫表面 张力。因为此力跟粘附在固体周 界上的液体表面与相邻液面之间 的内力在数值上是相等的。
湿程度最大, q = 0。水银不润湿玻璃，接触角为钝角，数值 为q = 138º。
22:34
12
润湿和不润湿现象的产生，主要是由于液体分子间的 引力与固体分子与液体分子间的相互引力间的强弱对比不 同所引起的。在液体与固体接触处，沿固体壁有一层液体 称为附着层，其厚度等于液体分子间引力的有效作用距离 或液体分子与固体分子之间引力的有效作用距离。在附着 层中，液体分子受固体分子引力的合力称为附着力，受其 余液体分子引力的合力称为内聚力。当内聚力大于附着力 时，附着层内较多的液体分子被吸引到液体内部，这与液 体自由表面相类似，附着层有收缩倾向，呈现不润湿现象。 当附着力大于内聚力时，分子在附着层中的势能比在液体 内部要低得，更多的分子进入附着层，使附着层有伸张倾 向，即液体沿固体表面扩展，呈现润湿现象。
最大气泡法测定表面张力实验讲义(实际)
最大气泡法测定表面张力一、 实验目的1、 用气泡最大压力法测定乙醇水溶液的表面张力。
从而计算溶液在某一浓度C 时的表面吸附量Γ；2、 学会使用表面张力试验组合装置；3、 学会σ对lnC 作图求Γ。
二、 实验原理1、 在指定温度下，纯液体的表面张力是一定的，如果在液体中加入溶质而成溶液时，情况就发生了变化。
我们说溶液的表面张力不仅与温度有关，而且也与溶液的种类，溶液浓度有关。
这是由于溶液中部分溶质分子进入到溶液表面，使表面层的分子组成发生了改变，分子间引力起了变化，因而表面张力也随着改变，根据实验结果证明，加入溶质以后表面张力发生改变的同时还发现溶液表面层的浓度与内部浓度有何差别，有些溶液表面层浓度大于溶液内部浓度，有些恰恰相反，这种现象称为溶液浓度表面吸附作用。
按吉布斯吸附等温式Cd d RT dc d RT C ln 1σσ∙-=∙-=Γ，其中Γ代表溶液浓度为C 时的表面吸附量（mol/cm 2），C 代表平衡时溶液浓度（mol/1），R 为气体常数（8315×107mol ·K ），T 为吸附时的温度。
由上（1）式可看出，在一定温度时，溶液表面吸附量Γ是与平衡时溶液浓度C 和表面活度dc d σ或c d d ln σ成正比关系。
当dcd σ＜0时，Γ＞0，表示溶液表面张力随浓度增加而降低，则溶液表面发生正吸附。
我们把能产生显著正吸附的物质（即有显著降低溶液表面张力的物质）称为表面活性物质。
本实验用表面活性物质十六烷基三甲基溴化铵配制成一系列不同浓度的水溶液，分别测定这些溶液的表面张力σ，然后以σ对lgC 作图，得一曲线，求曲线上某一点的斜率（d σ/dlgC ），可计算相应于该点浓度时溶液的表面吸附量Γ。
2、 本实验测定各溶液的表面张力采用气泡最大压力法，此法原理的当毛细管与液面相接触时，由毛细管内加压（或在溶液体系内减压）则可以在液面的毛细管出口处形成气泡。
如果毛细管半径很小，当开始形成气泡时，表面几乎是平的，即这时的曲率半径最大，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 与毛细管半径r 相等，曲率半径达到最小值。
《液体的表面张力》 讲义
《液体的表面张力》讲义在我们日常生活中，液体无处不在，从我们喝的水到厨房中的食用油，从清晨的露珠到流淌的江河湖海。
然而，你是否曾经留意过液体表面那些看似微小却又十分有趣的现象？比如，水珠总是尽量保持球形，小昆虫能在水面上行走而不会沉没。
这些现象的背后，都隐藏着一个重要的物理概念——液体的表面张力。
一、什么是液体的表面张力要理解液体的表面张力，我们首先得知道液体分子的结构和运动方式。
在液体内部，分子受到来自各个方向的其他分子的吸引力，这些吸引力相互抵消，使得分子能够在一定范围内自由移动。
但在液体表面，情况就有所不同了。
表面的分子只受到来自液体内部的吸引力，而外部没有分子对它们产生吸引力，从而导致表面分子受到一个向内的合力，就好像有一层紧绷的“薄膜”把液体表面拉紧了一样。
这种使液体表面尽量缩小的力，就是液体的表面张力。
它使得液体表面在没有外力作用时，总是趋向于最小的表面积，也就是球形。
因为在相同体积的情况下，球形的表面积是最小的。
举个简单的例子，当我们把一滴水放在光滑的平面上时，它会自动形成一个近似球形的水珠，而不是随意摊开成一片。
这就是表面张力在起作用。
二、影响液体表面张力的因素1、液体的种类不同的液体，其表面张力大小是不同的。
一般来说，极性分子组成的液体，比如水，表面张力较大；而非极性分子组成的液体，比如一些有机溶剂，表面张力相对较小。
2、温度温度对液体的表面张力有显著影响。
通常情况下，随着温度的升高，液体分子的热运动加剧，分子间的距离增大，相互作用力减弱，导致表面张力减小。
比如，我们在烧开水时可以看到，水的表面张力随着温度的升高而逐渐变小，水的沸腾就是表面张力无法维持水面平静的一种表现。
3、杂质液体中如果含有杂质，也会影响表面张力。
杂质可能会改变液体分子的排列和相互作用，从而改变表面张力的大小。
例如，在水中加入一些表面活性剂，如洗衣粉或洗洁精，会大大降低水的表面张力，这就是为什么这些物质能够帮助我们去除油污的原因之一。
研究液体表面张力的表面张力实验
研究液体表面张力的表面张力实验引言：表面张力是液体表面上的各种现象和现象的综合体现，如液体被吸引至毛细管内升高或液滴呈球形，液体表面由于各区域间的吸引力而收缩等。
表面张力是液体中分子间相互作用力引起的，通过实验可以直观地观察和测量液体的表面张力，为深入研究分子之间的相互作用力提供了基础。
一、理论基础表面张力是由于液体表面上的分子间相互作用引起的，在液体内部，分子间的吸引作用使得液体分子的相互间隔较近，能量较低；而表面上的分子则不受全方向吸引，仅受到相邻分子和内部分子的吸引，导致表面分子有较高的能量。
液体表面张力即是液体表面上的分子相互作用力和液体内部分子间相互作用力之差。
根据杨氏定律，液体表面张力与液体表面积成反比。
当表面积趋于无穷大时，液体表面张力趋于零。
二、实验目的本实验的主要目的是通过实验测量液体表面张力的大小，从而研究液体大分子之间的相互作用力。
通过实验结果的分析和比较，可以深入了解不同液体表面张力的产生机制，以及其应用领域，为材料科学的研究提供理论基础。
三、实验器材和试剂1. 表面张力测量仪：可以测量液体表面张力的仪器，包括引力平衡杆、针筒、毛细管等。
2. 不同液体样品：可以选择水、酒精、甘油等具有不同表面张力的液体。
3. 温度控制装置：用于控制实验环境温度的装置。
4. 实验计时器、温度计等辅助仪器。
四、实验步骤1. 实验仪器准备：确保表面张力测量仪的各部件完好无损，并进行校准。
准备好不同液体样品，并进行准确的浓度标定。
2. 温度控制：通过温度控制装置将实验环境控制在固定温度下，以消除温度对实验结果的影响。
3. 测量液体体积：使用针筒将液体样品吸入毛细管，并调整液体的体积以保证实验的准确性。
4. 测量表面张力：将装有液体的毛细管放入引力平衡杆上，并调整平衡度，使平衡杆处于水平状态。
记录平衡杆的初始位置。
5. 观察实验现象：实验过程中观察液体表面的现象，如液面的凹陷、液滴的形状等。
6. 测量时间：启动计时器，记录特定时间下平衡杆的位置变化，并计算液体表面张力。
液体表面张力实验讲义
用硅压阻力敏传感器测定液体表面张力系数一．实验目的1．了解液体表面张力的性质，掌握拉托法测定液体表面张力的原理。
2．学习硅压阻力敏传感器的物理原理，测定水等液体的表面张力系数。
二．实验仪器WBM-1A型液体表面张力测定仪、游标卡尺图1 表面张力系数测定仪三．实验原理（缺两张图）表面张力是分子力的一种表现，它发生在液体和气体接触的边界部分，是由表面层的液体分子处于特殊情况决定的。
液体内部的分子和分子之间几乎是紧挨着的，分子间经常保持平衡距离，稍远一些就相吸，稍近一些就相斥，这就决定了液体分子不像气体分子那样可以无限扩散，而只能在平衡位置附近振动和旋转。
在液体表面附近的分子，由于上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部，这种收缩力称为表面张力。
表面层分子间的斥力随它们彼此间的距离增大而减小，在这个特殊层中分子间的引力作用占优势。
如果在液体表面上任意划一条分界线MN把液面分成a、b两部分(如图2所示)，f表示a部分表面层中的分子对b部分的吸引力，f´表示右部分表面层中的分子对a部分的吸引力，这两部分的力一定大小相等、方向相反。
这种表面层中任何两部分间的相互牵引力，促使了液体表面层具有收缩的趋势。
由于表面张力的作用，液体表面总是趋向于尽可能缩小，因此空气中的小液滴往往呈圆球形状。
表面张力的方向和液面相切，并和两部分的分界线垂直，如果液面是平面，表面张力就在这个平面上。
如果液面是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上。
表面张力是物质的特性，其大小与温度和界面的性质有关。
表面张力f 的大小跟分界线MN 的长度L 成正比，可写成f = αL （1）系数α叫做表面张力系数，它的单位是“N/m ”。
在数值上表面张力系数就等于液体表面相邻两部分间单位长度的相互牵引力，表面张力系数与液体的温度和纯度等有关，与液面大小无关。
液体温度升高，α减小，纯净的液体混入微量杂质后，α明显减小。
液体表面张力讲课
得出来的孔隙，却仍然不漏雨 水．解释这个现象．
2、结合课文，从微观上怎样 理解液面具有收缩的趋势？
谢 谢！
•(1)、刺破棉线左侧的薄膜，右侧的薄膜( 收缩 ) ， 使棉线 ( 向右弯曲成弧形 )
•(2)、刺破棉线右侧的薄膜，左侧的薄膜(收缩 ) ， 使棉线( 向左弯曲成弧形 )
•(3)、刺破线圈里的薄膜，棉线外的薄膜( 收缩 )， 使棉线圈( 张紧而成圆形 )
二、液体表面为什么会收缩
思考: 液体分子在表面层与它在液体内部的分布有什么不 同，分子间作用力又是怎样的？
鼎湖中学
卢海英
知识巩固
液体分子 的排列
液体的性质 有一定的体积，不 易压缩
具有流动性 物理性质各向同性
分子密集在 一起
分子做微小振 动，但一段时 间后又迁移
为什么这只昆虫(水黾） 能在水上行走？
为什么叶在是的水珠 呈球状？
一、实验探究活动
1.请把系有棉线的铁环放入肥皂中，拿 出后，要使铁环上布满肥皂膜。
汽 表面层 液体
液体表面微观图
在液体表面设想一条任意直线，把液面分成两个部分
N
①
直线两侧液体之间 的作用力为引力
F1
②
F2
液体的表面张力
M
液体表面张力的分析图
使液体表面绷紧Βιβλιοθήκη 、交流讨论生活中表面张力现象的实例
水珠为什么 是球状？
结论：表面张力会使液面收缩， 使其收缩到表面积最小。
2、昆虫（水黾，体重30毫克，长1cm） 为什么能在水上自由行走？
2007年11月，他 成功地将50人放 置在他“吹”的 一个泡泡里。一 年后，他又创造 了在一个大泡泡 里包含最多66人 的记录
液体表面张力讲课
知识拓展
视频： 视频：酒精滴入红墨水 红墨水滴入酒精
结论： 结论： 不同液体其表面张力大小存在差异
微观解释） （2）液体表面张力产生的原因 微观解释） ）液体表面张力产生的原因(微观解释
从分子力的角度， 从分子力的角度，
汽 表面层 液体
表面层液体分子间距比较大 液体分子之间的相互作用 引力 主要表现为_______ 主要表现为_______
知识拓展
视频： 视频：酒精滴入红墨水 红墨水滴入酒精
结论： 结论： 不同液体其表面张力大小存在差异 不同液体其表面张力大小存在差异
五、作业 必做题：课本习题： 必做题：课本习题：第37页 1、2 页 、 选做题：把两枚硬币水平轻轻放在水面上， 选做题：把两枚硬币水平轻轻放在水面上，
硬币会漂浮着，用嘴轻轻吹气，使两枚硬币逐 硬币会漂浮着，用嘴轻轻吹气， 渐靠拢，当它们相距小于1cm 1cm时 渐靠拢，当它们相距小于1cm时，可以发现两 枚硬币会“自动”靠拢，最后聚集在一起， 枚硬币会“自动”靠拢，最后聚集在一起，为 什么？ 什么？
3.下列说法正确的是（ 下列说法正确的是（ 下列说法正确的是
）
A.小昆虫能在水面自由往来而不陷入水中，是液体 小昆虫能在水面自由往来而不陷入水中， 小昆虫能在水面自由往来而不陷入水中 表面张力在起作用 B.小木块能够负载水面上，是液体表面张力和重力 小木块能够负载水面上， 小木块能够负载水面上 平衡的结果 C.缝衣针浮在水面上不下沉，是重力和水的浮力平 缝衣针浮在水面上不下沉， 缝衣针浮在水面上不下沉 衡的结果 D.喷泉喷射到空中的水形成一个个球行的小水珠， 喷泉喷射到空中的水形成一个个球行的小水珠， 喷泉喷射到空中的水形成一个个球行的小水珠 是表面张力作用的结果
实验讲义-液体表面张力
实验讲义-液体表⾯张⼒实验讲义-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。
大学物理实验液体表面张力系数测定讲义
大学物理实验液体表面张力系数测定讲义液体表面张力系数测定一、实验简介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。
测定液体表面张力的方法很多，常用的有焦利氏秤法（拉脱法）、毛细管法、平板法、滴重法、最大泡压法等。
本实验采用焦利氏秤法（拉脱法）。
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。
二、实验原理液体表面层（其厚度等于分子的作用半径）内的分子所处的环境跟液体内部的分子是不同的。
表面层内的分子合力垂直于液面并指向液体内部，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想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线两旁的液膜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 ＝σl式中σ称为表面张力系数，它的大小与液体的成分、纯度、浓度以及温度有关。
三、实验方法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/2F mg F =+而/F l σ= 得到2F mg lσ-=焦利秤的构造如图所示，它实际上是一种用于测微小力的精细弹簧秤。
一般的弹簧秤都是弹簧秤上端固定，在下端加负载后向下伸长，而焦利秤与之相反，它是控制弹簧下端的位置保持一定，加负载后向上拉动弹簧确定伸长值。
三线对齐为了保证弹簧下端的位置是固定的，必须三线对齐，即玻璃圆筒E上的刻线、小平面镜上的刻线、E上的刻线在小平面镜中的象，三者始终重合。
在力F作用下弹簧伸长Δl，根据虎克定律可知，在弹性限度内F = kΔl，将已知重量的砝码加在砝码盘中，测出弹簧的伸长量，由上式即可计算该弹簧的k值，由k值就可测外力F四、实验内容1、确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数(1) 把锥形弹簧，带小镜子的挂钩和小砝码盘依次安装到秤框内的金属杆上。
液体表面张力讲课讲解
观察液体表面现象
为什么膜会被拉 得很大而不破裂？
为什么这只蜥蜴 能在水上行走？
为什么蛛网上的 水珠呈球状？
可见:液体表面会形成一层膜
视频：在硬币上滴水（见硬币滴水视频）
水面凸起但水没有溢出
可见：水面是一张有弹性的膜
为什么液体的表面会形成一张有弹性的膜呢？
通过下面的实验和分析，我们将会 明白这是液体表面张力作用的结果。
为不浸润
2 、附着层内液体分子间的距离小于分子力平
衡距离 r 0 ，附着层内分子间的作用表现为斥力， 附着层有收缩的趋势，这样液体与固体间表现
为浸润
3 、液体在细管中为何会上升？有没有下降的情况？
毛细现象
液体浸润管壁，液体边缘部 分的表面张力如图，表面张 力使管中的液体上升，当液 体的重力跟表面张力相等时， 液面稳定，管子越细，液柱 上升的越高
三、不同液体其表面张力大小存在差异
视频： 酒精滴入红墨水
红墨水滴入酒精
结论： 不同液体其表面张力大小存在差异
2 、水滴在干净的玻璃上和蜡上为何会有不同？
浸润和不浸润
1 、附着层内液体分子间的距离大于分子力平
衡距离 r 0 ，附着层内分子间的作用表现为引力， 附着层有收缩的趋势，这样液体与固体间表现
①
F1
M
N
②
F2
液体表面张力的分析图
线两侧液面绷紧
知识巩固 ① 蛛网上的水珠为何呈球状？
结论：表面张力会使液面收缩， 使其收缩到表面积最小。
知识巩固② 弯成弧形的棉线所受张力的方向怎样？
知识巩固 ③ 液面对缝衣针的作用是液体的表面张力吗？
不是
结论： 表面张力的作用是使液体表面形成一层薄膜 液面对回形针的作用其实是这层膜对它有作用
《液体的表面张力》 讲义
《液体的表面张力》讲义在我们的日常生活中，液体无处不在。
从清晨的第一杯水，到雨后的小水洼，液体以各种形式与我们相伴。
然而，你是否曾留意过液体表面的一些奇妙现象？比如，水滴总是呈球形，小昆虫能在水面上行走而不沉入水底。
这些现象的背后，都隐藏着一个重要的物理概念——液体的表面张力。
那什么是液体的表面张力呢？简单来说，液体的表面张力就是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。
为了更好地理解这一概念，我们先来了解一下液体分子的结构和运动。
在液体内部，分子处于不停的运动中，它们受到来自各个方向的分子引力，相互抵消，合力为零。
但在液体表面，情况就有所不同了。
表面的分子受到的向内的引力大于向外的引力，这就使得液体表面有收缩的趋势，仿佛被一层弹性薄膜所包裹。
我们可以通过一个简单的实验来直观感受液体的表面张力。
拿一个回形针，轻轻地平放在水面上，你会发现回形针竟然能够浮在水面上而不下沉。
这是因为水的表面张力支撑着回形针的重量。
如果我们往水中加入一些洗涤剂，破坏了水的表面张力，回形针就会迅速沉入水底。
液体的表面张力大小与多种因素有关。
首先是液体的种类。
不同的液体，其分子结构和相互作用力不同，导致表面张力也有所差异。
一般来说，极性分子组成的液体，如 water，表面张力较大；而非极性分子组成的液体，如一些有机溶剂，表面张力相对较小。
温度也是影响液体表面张力的一个重要因素。
通常情况下，随着温度的升高，液体分子的热运动加剧，分子间距增大，分子间的相互作用力减弱，从而导致表面张力减小。
例如，水在 0℃时的表面张力约为756×10⁻³ N/m，而在 100℃时则约为 589×10⁻³ N/m。
液体表面张力在生活和生产中有着广泛的应用。
在农业方面，农药的喷雾就是利用了表面张力的原理。
为了使农药能够更好地附着在植物表面，通常会添加一些表面活性剂来降低药液的表面张力，提高喷雾效果。
物理化学实验报告讲义溶液表面张力及吸附分子横截面积的测定
实验33 溶液表面张力及吸附分子横截面积的测定预习要求1． 液体表面张力的概念。
2． 溶质对溶液表面张力的影响的类型。
3． 测定表面张力在恒温槽中进行的原因。
4． 思考本实验中测标准样品的表面张力的目的。
实验目的1． 学习用最大气泡压力法测定溶液的表面张力。
2． 了解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．表面张力σ与溶液表面的过剩物质的量Γ表面张力，也称为比表面自由能，即单位表面积的表面分子比体相分子多余的能量。
表面张力是液体的重要特性之一，与温度、压力、组成和共存的另一相有关。
纯液体的体相与表面相的组成相同，因此在温度、压力不变时，纯液体降低表面张力的唯一途径是尽量缩小表面积。
而对溶液，溶质的种类和浓度都会影响表面张力。
溶质对溶液表面张力的影响有三种情况：①溶质浓度增加引起溶液表面张力增大；②溶质浓度增加引起溶液表面张力减小；③少量溶质使溶液的表面张力急剧减小，当达到某一临界浓度时，溶液的表面张力几乎不变，见图3-20。
根据能量最低原则，能降低溶液表面张力的物质，其在表面相的浓度必然大于在体相的浓度，否则反之。
这种表面相的浓度与体相浓度不同的现象，叫“吸附”。
在指定的温度和压力下，定量地描述这一规律的方程是Gibbs 等温吸附方程：()c RT c ΓTd d σ-= （3-35） 式中，Γ 为表面过剩物质的量（mol·m -2）。
对某些溶液（如电解质溶液），式中的浓度c 要用活度a 代换。
当（d σ/d c ）T ＞0，Γ＜0，称为负吸附（图3-20曲线①）；当（d σ/d c ）T ＜0，Γ＞0，称为正吸附（曲线②③）。
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，然后依据式（3-35）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在一定温度下，若溶质在溶液表面是单分子层吸附，则表面过剩物质的量Γ与溶液浓度之间的关系可由Langmuir 等温式表示：Kc1Kc ΓΓ+=∞ （3-36） Γ∞ 为饱和表面过剩物质的量，K 为经验常数，与溶质的性质有关。
液体的表面张力
液体的表面张力液体表面张力是指液体内部分子力与表面上分子力的平衡状态。
在液体表面上，由于没有边界约束，分子只受到相邻分子的吸引力，所以呈现出较高的拉力和聚集趋势。
在本文中，我将介绍液体表面张力的定义、性质和应用。
一、液体表面张力的定义液体表面张力是指液体中的分子与液体表面上的分子相互作用所形成的张力。
液体表面张力与液体分子间的相互作用力有着密切的关系。
液体分子之间存在着各种相互作用力，如分子间的吸引力、斥力和静电力等。
在液体表面上的分子由于受到周围分子的吸引，导致表面张力的产生。
二、液体表面张力的性质1. 表面张力的测量一种常见的测量液体表面张力的方法是用一个称为“浸没法”的实验。
在这个实验中，我们将一个细长的平板浸入液体中，通过测量液体的上升高度来确定液体的表面张力。
根据勾股定理，液体表面张力与液体上升高度之间存在着一定的数学关系。
2. 表面张力的影响因素液体表面张力受多种因素的影响，其中包括温度、压力和液体种类等。
一般来说，液体的表面张力随着温度的升高而减小，因为温度升高会导致分子间距的增大，从而减弱分子间相互作用力。
此外，增加压力也会使液体的表面张力减小，因为增加压力会使分子之间更加紧密，从而增大分子间的相互作用力。
3. 表面张力的特性液体的表面张力具有一些特殊的性质，如表面张力使液滴呈现球形状，因为球形是能够使表面积最小化的形状。
此外，表面张力还可以使液体在狭窄的管道中产生毛细现象，即液体可以升高或下降到远高于或远低于液体自身的一级面。
三、液体表面张力的应用液体表面张力在生活和工业中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 液体传输液体的表面张力可以用于液体的传输，例如用于液体泵和液体输送管道中。
液体表面张力的存在可以帮助液体克服重力和摩擦力，从而实现有效的液体输送。
2. 染料和墨水染料和墨水中也存在着液体表面张力的影响。
使用液体表面张力的原理，可以控制染料和墨水在纸张或织物上的分布，从而实现更均匀和准确的染色或印刷效果。
实验讲义-液体表面张力-2014.9
液体表面张力系数的测量表面现象广泛见诸于钢铁生产、焊接、印刷、复合材料的制备等过程中。
许多涉及液体的物理现象都与液体的表面性质有关，液体的表面张力系数是表征液体性质的一个重要参数。
例如：液体与固体接触时出现的浸润与不浸润现象、毛细现象、以及液体泡沫的形成等就是液体表面张力的表现。
此外，工业生产中使用的浮选技术、动植物体内液体的运动和土壤中水的运动等也都是液体表面张力的表现。
因此，研究表面现象、测量表面张力系数具有极其重要的意义。
【实验目的】1. 学习掌握力敏传感器的使用和定标方法，并计算该传感器的灵敏度。
2. 了解拉脱法测定仪的工作原理和使用方法，用拉脱法测量室温下液体（水）的表面张力系数；3. 了解读数显微镜的结构、原理及使用方法，用毛细管法测量室温下液体（水）的表面张力系数；4. 认真观察实验现象，仔细分析实验过程，加深对物理规律的认识。
【预备问题】1. 表面张力是如何形成的？表面张力系数与哪些因素有关？2. 为了减小测量误差，实验时应该注意哪些问题？【实验概述】一般而言，由于液体的分子间存在有相互作用力，导致液体表面宏观上具有收缩到尽可能小的趋势。
从微观角度看，这说明了处于表面层的分子要比液体内部的分子少了一部分能与之起吸引作用的分子，因此出现了一个指向液体内部的吸引力，使这些分子具有向液体内部收缩的趋势。
从能量角度看，任何液体内部的分子欲进入表面层，就必须克服这个吸引力而做功。
显然，表面层有着比液体内部更大的势能（表面能），液体表面积越大，表面能也越大。
而任何体系总是以势能最小的状态最为稳定，所以液体要处于稳定状态，液面就必然缩小，以使其表面能尽可能小，宏观上就表现为液体表面层内的表面张力。
可以认为，液体的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，液体表面张力系数是表征液体性质的一个重要参数。
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》 讲义
《液体的表面张力》讲义在我们的日常生活中，液体无处不在，从清晨的露珠到流淌的河水，从杯中的茶水到洗澡时的热水。
然而，你是否曾经留意过液体表面的一些奇妙现象？比如，水珠总是尽量保持球形，小昆虫能在水面上行走而不沉入水中。
这些现象的背后，都隐藏着一个重要的物理概念——液体的表面张力。
一、什么是液体的表面张力让我们先来了解一下表面张力的定义。
液体的表面张力，简单来说，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。
想象一下，液体中的分子就像一个个小球，它们在液体内部时，四面八方都受到其他分子的吸引力，这些力相互抵消，所以分子处于相对稳定的状态。
但是，当分子处于液体表面时，情况就不同了。
表面的分子只受到内部分子的吸引力，而外侧没有分子与之相互作用，这就导致表面分子受到一个向内的拉力，从而使得液体表面有收缩的趋势。
为了更直观地理解这一点，我们可以做一个小实验。
拿一个铁丝圈，上面蒙上一层肥皂膜。
当我们刺破一侧的肥皂膜时，另一侧的肥皂膜会自动收缩成一个更小的面积，这就是表面张力在起作用。
二、影响液体表面张力的因素1、液体的种类不同的液体，其表面张力大小是不同的。
一般来说，极性分子组成的液体，如水中的氢氧键具有极性，表面张力较大；而非极性分子组成的液体，如苯、乙醚等，表面张力相对较小。
2、温度温度对液体表面张力有着显著的影响。
通常情况下，随着温度的升高，液体分子的热运动加剧，分子间的距离增大，相互作用力减弱，从而导致表面张力减小。
例如，水在0℃时的表面张力约为756mN/m，而在 100℃时则降至 589mN/m。
3、杂质如果液体中溶解了杂质，也会影响表面张力。
有些杂质会使表面张力增大，而有些则会使其减小。
比如，在水中加入无机盐，表面张力会增大；而加入有机醇类等物质，则会使表面张力减小。
三、表面张力的作用1、露珠的形成在清晨，我们常常能看到草叶上挂着晶莹的露珠。
这是因为液体表面张力的存在，使得水滴在不受外力作用时尽量收缩成球形，从而形成了露珠。
实验讲义-液体表面张力
实验讲义-液体表⾯张⼒液体表⾯张⼒系数的测量表⾯现象⼴泛见诸于钢铁⽣产，焊接，印刷，复合材料的制备等过程中。
液体表⾯张⼒系数是表征液体性质的⼀个重要参数。
测量液体表⾯张⼒系数有多种⽅法，如最⼤泡压法，⽑细管法，拉脱法。
许多现象表明液体表⾯具有收缩到尽可能⼩的趋势，这是液体分⼦间存在相互作⽤⼒的宏观表现。
从微观⾓度看，液体表⾯具有厚度为分⼦吸引⼒有效半径的表⾯层，处于表⾯层内的分⼦⽐液体内部的分⼦少了⼀部分能与之吸引的分⼦，因此出现了⼀个指向液体内部的吸引⼒，使得这些分⼦具有向液体内部收缩的趋势。
⽽从能度看，任何内部分⼦欲进⼊表⾯层就要克服这个吸引⼒⽽做功。
显见，表⾯层有着⽐液体内部更⼤的势能（表⾯能），且液体表⾯积越⼤，表⾯能也越⼤。
⽽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状态，液⾯就必须缩⼩，以使其表⾯能尽可能⼩，宏观上就表现为液体表⾯层内的表⾯张⼒。
我们想象在液体表⾯画⼀条直线，表⾯张⼒就表现为线段两边的液⾯以⼀定的拉⼒α相互作⽤，⽽⼒的⽅向与线段垂直，⼒的⼤⼩与该段直线的长度L成正⽐，即f L=（1）a其中，⽐例系数α称为液体的表⾯张⼒系数，单位为N/m。
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。
⼀般情况下，密度⼩、容易蒸发的液体，其α较⼩；⽽熔融⾦属的α则很⼤。
对于同种液体，温度越⾼，其α越⼩。
当液体与固体相接触时，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）。
当这个附着⼒⼤于内聚⼒时，液体就会沿固体表⾯扩展，这种现象称为润湿。
当这个附着⼒⼩于内聚⼒时，液体就不会在固体表⾯扩展，称为不润湿。
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也密切相关，某些杂质能使α增⼤，⽽表⾯活性物质则能使α减⼩。
2.5液体的表面张力
其受合力与液面垂直，指向液体内部，这使 得表面层内的分子与液体内部的分子不同,都
受一个指向液体内部的合力 f
越靠近表面，受到的f越大；
在f作用下，液体表面的分子 有被拉进液体内部的趋势。
在宏观上就表现为液体 表面有收缩的趋势。
f
f
f
②从能量观点来分析
把分子从液体内部移到表面层，需克服 f⊥ 作功;外力作功,分子势能增加,即表面层内分 子的势能比液体内部分子的势能大，表面 层为高势能区;
可能收缩成最小的宏观张力。
(3)表面张力产生的微观本质
①分子力观点：
f
斥力
既有引力作用，又有斥力作用
R—分子有效作用半径 109 m
d
o•
r0
r
R
引力
分子力是短程力！
分子作用球：
在液体内部P点任取一分子 A ,以A为球心，以分子有效作 用距离为半径作一球，称为 分子作用球 (约
10-9 m) 。
从表面层中Q、R、S点任取一分子，其分子 作用球一部分在液体外，空气密度比水小， 破坏了表面层的分子受力的球对称性；
两个实验
一、表面张力
1.现性薄膜。
说明：液面上存在沿表面的收缩力作用，这种力 只存在于液体表面。
2.表面张力 (1)表面层：在液体与气体交界面，厚度等于分
子有效作用距离(10-9 m) 的一层液体。 (2)表面张力：液体的表面层中有一种使液面尽
任何系统的势能越小越稳定，所以表面层内 的分子有尽量挤入液体内部的趋势，即液面 有收缩的趋势，使液面呈紧张状态，宏观上 就表现为液体的表面张力。
(4). 表面张力
假想在液体表面上有
一根直线，直线两旁的液
F
液体表面张力的测定实验ppt概述
1）.标定力传感器灵敏度(求斜率)；
U FBA
U为测量电压，F是拉力，B是灵敏度 2) 测量水的表面张力系数
U1 U2 (D1 D2 )B
D2吊环外径; D1吊环内径; U1吊环脱离水面前电压极大值； U2吊环脱离水面后电压稳定值；
四、实验仪器：
电压表
2024/1/22
所以，
算出表面张力系数
2024/1/22
2.计算表面张力系数
测定
1
2
3
4
5
6
次数
U1（mV）
U2 (mV) U1-U2
计算公式
U1 U2 (D1 D2 )B
关于有效数字
20元=20.00元 ? 数字仪表显示 20mV=20.0 mV ? 20mV=19.5----20.4 mV （范围） 20.0 mV=19.95----20.04 mV（范围） 二者意义不一样。 计算时，中间结果的有效位数不能少于直接
6. 工作室不宜风力较大，以免吊环摆动致使零点波动， 所测系数不正确；
7. 完成实验后，将水盘中的水倒掉并擦拭干净；关掉 电源，摆放整齐。
六、数据处理
1.力敏传感器定标
g=9.794 m/s2
砝码个数 力
1
2
3
4
5
6
U+
U电压（mV，平均值）
砝码6个，每个质量0.500g，注意力的单位和数量级
利用图解法求解B（参考值B=3.00V/N）
操作注意事项
1. 挂上砝码托盘后，电压表起始读数调在10.0-50.0mV 之间；
2. 挂上吊环时要用力较轻，以免损坏传感器挂钩；
3. 调节传感器水平、高度和长短并在整个实验中保持 不变。同时，挂钩位置也不变；
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液体表面张力系数的测量
表面现象广泛见诸于钢铁生产，焊接，印刷，复合材料的制备等过程中。
液体表面张力系数是表征液体性质的一个重要参数。
测量液体表面张力系数有多种方法，如最大泡压法，毛细管法，拉脱法。
许多现象表明液体表面具有收缩到尽可能小的趋势，这是液体分子间存在相互作用力的宏观表现。
从微观角度看，液体表面具有厚度为分子吸引力有效半径的表面层，处于表面层内的分子比液体内部的分子少了一部分能与之吸引的分子，因此出现了一个指向液体内部的吸引力，使得这些分子具有向液体内部收缩的趋势。
而从能度看，任何内部分子欲进入表面层就要克服这个吸引力而做功。
显见，表面层有着比液体内部更大的势能（表面能），且液体表面积越大，表面能也越大。
而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状态，液面就必须缩小，以使其表面能尽可能小，宏观上就表现为液体表面层内的表面张力。
我们想象在液体表面画一条直线，表面张力就表现为线段两边的液面以一定的拉力α相互作用，而力的方向与线段垂直，力的大小与该段直线的长度L成正比，即f L
=（1）
a
其中，比例系数α称为液体的表面张力系数，单位为N/m。
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。
一般情况下，密度小、容易蒸发的液体，其α较小；而熔融金属的α则很大。
对于同种液体，温度越高，其α越小。
当液体与固体相接触时，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）。
当这个附着力大于内聚力时，液体就会沿固体表面扩展，这种现象称为润湿。
当这个附着力小于内聚力时，液体就不会在固体表面扩展，称为不润湿。
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也密切相关，某些杂质能使α增大，而表面活性物质则能使α减小。
教学过程
【预备问题】
1. 表面张力是如何形成的？表面张力系数与那些因素有关？
2. 为了减小测量误差，实验时应该注意哪些问题？
【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。
【教学重点，难点】
重点：用拉脱法和毛细管法测量液体表面张力系数。
难点：拉托瞬间的把握，毛细管液面要升到一定的高度。
【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f L a = （L 为圆形液膜的周长），则有
2F mg L s =+ （2）
所以 2F mg L s -= （3）
圆形液膜的周长L 与金属圆环的平均周长,L 相当，若圆环的内、外直径分别为1,2D D 。
则圆形液膜的周长
L ≈L ’=p （D 1+D 2）/2 （4）
将（4）式代入（3）式得()12F mg
D D s p -=- （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U K F D =D （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。
如图 2 所示，f 为表面张力，其方向沿着凹球面的切线方向，大小为 2f r p s =，其中 r 为毛细管的内孔半径。
设 为接触角（与液体和管壁材料的性质有面的部关），凹球面的半径为R ，由图 2 可知cos r R
j =，由表面张力产生的、垂直向上提高液面的力为cos f j ，若忽略h 上分液体的重量，则这个力与毛细管中高为h 的液柱重量平衡，即 2222cos r r gh R
p s p s j p r == （7）。