最大泡压法测定溶液的表面张力78704
最大泡压法测定溶液的表面张力
数据处理
根据溶液温度查表可知水的表面张力。
根据公式
，可得各溶液的
表面张力。
p 曲线上取两个点 （C=0.05和0.20处），分别作出切线并求 相应的斜率，求出这两个点的吸附量。
根据方程（14-2）求算各浓度的吸附量，并 作出(c/ Γ)-c图，由直线斜率求其Γ ∞，并 计算横面积S0值。
仪器与试剂
实验装置见图1。 毛细管要求出泡均匀，最好在纯水中测量
hmax达14cm左右，不可内径太粗， 否则误差大，毛细管头部必须平整光滑， 不沾油污，以免出泡不均匀。 正丁醇（分析纯）。
实验步骤
仪器常数的测定
洗净试管，用蒸馏水淌洗后，再加蒸馏水，调节毛细 管高度，使毛细管刚接触液面，如图14-3接好仪器(不 能漏气)。试管安装在恒温槽中。
吴肇亮,蔺五正,杨国华等．物理化学实验[M], 北京,石油大学出版社 ,1993.
Hugh W. Salzberg et. al., Physical Chemistry Laboratory: Principles and Macmillan Publishing Co.,INC.(New York).1978.
思考问题
最大泡压法测定表面张力时为什么要测定仪器常数？ 用最大泡压法测定易发泡液体的表面张力时应注意
哪些问题？ 有些物质（如十二烷基硫酸钠）用最大泡压法测定
其溶液的表面张力往往和用其它方法（如滴重法） 测量结果相差较大，试简单分析其原因。
参考文献
李江中,罗志刚,通用化学实验技术[M], 广州,： 华南理工大学出版社,1997.
在σ—c曲线上任意选一点i做切线，即可 得该点所对应浓度ci的斜率（d/dci）T代 入（14-2）式，可求出不同浓度时的吸附 量Γ。
最大气泡压力法测定溶液的表面张力
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、基本原理在一个液体的内部，任何分子周围的吸引力是平衡的。
可是在液体表面表面层中，每个分子都受到垂直于并指向液体内部的不平衡力。
所以说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，通常把增大一平方米表面所需的最大功A 或增大一平方米所引起的表面自由能的变化△G,称为单位表面的表面能，其单位为J ·m －1；而把液体限制其表面及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力，其单位是N ·m －1。
如欲使液体表面面积增加ΔS 时，所消耗的可逆功A 应该是：一A ＝ΔG ＝σΔS （1）液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。
根据能量最低原则，若溶质能降低溶剂的表面张力，则表面层中溶质的浓度应比溶液内部的浓度大，如果所加溶质能使溶剂的表面张力升高，那么溶质在表面层中的浓度应比溶液内部的浓度低。
这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
在一定的温度和压力下，溶液表面吸附溶质的量与溶液的表面张力和加入的溶质量（即溶液的浓度）有关，它们之间的关系可用吉布斯(Gibbs)公式表示： Γ＝－RT c (c∂∂σ)T （2） 式中：Γ为吸附量(mol ·m －1)；σ为表面张力(J ·m -1)；T 为绝对温度(K)；c 为溶液浓度(mol ．L －1)；R 为气体常数(8．314J ．K —I ·mol －1)。
(c∂∂σ)T 表示在一定温度下表面张力随溶液浓度而改变的变化率。
如果σ随浓度的增加而减小，也即(c∂∂σ)T <0，则Γ>0，此时溶液表面层的浓度大于溶液内部的浓度，称为正吸附作用。
如果σ随浓度的增加而增加即(c ∂∂σ)T >0，则Γ<0，此时溶液表面层的浓度小于溶液本身的浓度，称为负吸附作用。
最大泡压法测定溶液的表面张力
南昌大学物理化学实验报告学生姓名：李江生 学号：5802216018 专业班级：安工161 实验日期：2018-3-27实验二 最大泡压法测定溶液的表面张力一、实验目的1、掌握最大泡压法测定表面张力的原理及操作；2、了解表面张力、表面功、表面吉布斯函数、表面吸附的概念及相互关系;3、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。
二、实验原理液体表面层中的分子与体相中的分子所处的力场不同,内部分子所受合力为零,而表面层中的分子,所受到的作用力指向液体内部,这种作用力使表面层中的分子有离开液面进入内部的趋势,即液体表面有自动缩小的倾向。
这种使液面收缩的单位长度上的力即为表面张力(γ,单位N ·m-1)。
液体的表面张力是液体的重要性质之一,与液体的温度、压力和组成均有关系。
从热力学角度看,液体表面层中的分子比内部分子具有更高的平均位能,即表面吉布斯自由能(表面吉布斯函数)。
通常把增加单位面积表面所引起系统的吉布斯函数的改变量称为单位表面吉布斯函数(单位为J ·m-2)。
它等于恒温恒压下增加单位面积表面,系统从外界得到的可逆非体积功,即单位表面功(单位为J ·m-2)。
表面张力与单位表面吉布斯函数、单位表面功虽为不同的物理量,但其量值与量纲均相同:s`r,S dA δW )δA δG ( γ==P T恒温恒压下,系统表面吉布斯函数减小的过程为自发过程。
与纯液体依靠缩小表面积来低表面吉布斯函数不同,溶液除了缩小表面积,还可以通过改变表面层中溶质的浓度来降低表面吉布斯函数。
一定温度下,将溶质加入到纯液体中,会出现溶液表面层中溶质浓度与溶液本体浓度不同的现象,称为表面吸附。
若溶质加入后溶液表面张力下降,则溶质将自动富集于表面层,这种情况称为正吸附;反之则为负吸附;单位面积表面层中溶质物质的量与溶液本体中等量溶剂所含溶质物质的量的差值,称为溶质的表面过剩3(也称为表面吸附量)。
一定的温度、压力下,溶质的表面过剩与溶液表面张力、浓度之间的关系满足吉布斯吸附等温式：BB B dc d γRT c -Γ∙= 式中,B Γ为溶质B 的表面过剩,mol ·2-m ;B c 为溶质B 在溶液本体中的平衡浓度,mol ·3dm -;γ为溶液的表面张力,N ·1m -;T 为热力学温度,K 。
最大泡压法测定溶液的表面张力
最大泡压法测量溶液表面张力
哎哟喂，说起这个“最大泡压法”来测溶液的表面张力，那真是个技术活儿，讲究得很！咱们四川人讲究实干，不扯那些虚的。
你想啊，就跟你泡茶一样，水温、茶叶量都得刚刚好，泡出来的味道才巴适。
这表面张力嘛，就像是你倒杯水在桌子上，那水边儿上紧绷绷的，不容易散开，那就是张力在作怪。
现在，我们要用最大泡压法来量它个准头。
咋个整呢？首先，得有个精密的仪器，里头装起待测的溶液，再慢慢往里头打气儿，就像吹泡泡一样。
关键来了，当那个泡泡刚好要破没破的时候，气压达到顶峰，这时候的气压差值，就跟那溶液的表面张力有直接关系。
咱们四川话说就是“卡点子上”，要的就是这个火候。
操作起来，那可得细心又耐心，手一抖，气打多了少了都不行。
数据一出来，嘿，那才是硬道理。
根据这个数据，咱们就能晓得这溶液的表面张力有多大了，对于研究材料啊、化工啊，那都是顶顶重要的。
所以说，这最大泡压法，别看名字听起来玄乎，其实原理简单得很，就是要个精细和准确。
咱们四川人做事，讲究的就是这个“精益求精”，测出来的结果，那自然是杠杠的！。
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0.15～0.2mm）；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。
最大气泡压力法测定溶液的表面张力
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最大气泡压力法测定溶液的 表面张力
一、实验目的
• 1．测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力， 计算吸附量与浓度的关系。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。
• 2．掌握一种测定表面张力的方法——最大 气泡法。
二、基本原理
由于表面层分子比溶液内部分子有较大的位能（表 面自由能），所以，在等温等压组成不变的条件 下，欲使液体表面积增加△S，所消耗的可逆功 W为：
松开通大气玻璃管，再样品管中换入以配置好的正丁醇 水溶液，重复步骤（3）、（4），得到P最大2（注意： 须从稀到浓依次进行，每次测量前必须用少量被测 液洗涤样品管，尤其是毛细管部分，确保毛细管内 外溶液的浓度一致）。
五、数据记录和处理
室温：
℃
大气压：
kPa
恒温槽温度： ℃
1.仪器常数测定
σ 标准物质 N·m-1
2. 仪器常数的测定 （1）调节恒温槽的温度至25±0.05℃。 （2）仔细洗净样品管和毛细管，然后在滴液瓶中装满
水。在样品管中加入适量的重蒸馏水，使水面与毛 细管端面相切。将样品管恒温10分钟。注意毛细 管必须与液面垂直。
（3）松开与通大气玻璃管相连接的橡胶管，使系统与 大气相同，按下数字压力计的“采零”键，对数字 压力计采零，此时，压力计显示为0（将大气压参考 为0）。再将通大气玻璃管密封。可按数字压力计的 “单位”键来选择适合实验的压力单位。
式中：Γ为吸附量（mol·m-2）; σ为表面张力（N ·m-1）;T为绝对 温度（K）；c为溶液浓度（mol·L-1）；R为气体常数（8.314 J·K-1 ·mol-1）。表示在一定温度下表面张力随溶液浓度而改变 的变化率。
最大泡压法测定溶液的表面张力
实验4 最大泡压法测定溶液的表面张力1. 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结果的因素。
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，了解朗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，计算正丁醇的饱和吸附量，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。
2. 实验原理（1）表面张力的产生在液体内部的任何分子周围的吸引力是平衡的（此处不考虑分子间斥力的影响），但在液体表面层的分子却不相同。
因为表面层的分子，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，而且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。
这种吸引力有使表面积最小的趋势，要使液体的表面积增大就必须要反抗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。
通常把增大1m 2表面所需的最大功A 或增大1m 2所引起的表面自由能的变化值∆G 称为单位表面的表面能，其单位为J/m 2。
而把液体限制其表面增大以及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力，其单位是N/m 。
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。
实际上，不仅在气液界面存在表面张力，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。
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，液体与气体部分，表面张力趋近于零。
液体的表面张力也与液体的纯度有关。
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与加入量的多少。
由于表面张力的存在，产生了很多特殊的界面现象。
（2）弯曲液面下的附加压力精致液体的表面一般是一个平面，但在某些特殊情况下（例如在毛细管中），则是一个弯曲表面。
由于表面张力的作用，在弯曲液面内外受到的压力不相等。
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
预习思考题
1. 表面张力的定义是
，单位
。测定表面张力的意义是
。
2. 溶 液 的 表 面 吸 附 是 指
，当
时，发生正吸
附
；当
时，发生负吸附，此时溶液本体浓度
液体
表面浓度，此时，溶液本体浓度
液体表面浓度。
3. 表面活性剂是能够
的物质。
4. 最大泡压法测定表面张力，保持仪器和药品的清洁是实验成功的关键，因为
如果以 N 代表 1m2 表面层的分子数，则：
N Γ NA
式中， NA 为 Avogadro 常数，则每个分子的截面积 A 为：
2
A
1 Γ N
A
测定表面张力的方法很多，有最大泡压法、拉环法、张力计法等，在本实验中，采用最
大泡压法来测定液体的表面张力。装置图如下。
待测液体置于支管试管中，使毛细管端面与液面相切，液面随着毛细管上升至一定高度。
量。吸附量与浓度之间的关系可以用 Langmuir 等温吸附方程式表示：
Γ
Γ
1
Kc Kc
式中，Γ 表示吸附量，通常指单位质量吸附剂上吸附溶质的摩尔数；Γ∞表示饱和吸附量；c
表示吸附平衡时溶液的浓度；K 为常数。将上式整理可得如下形式: cc 1 Γ Γ KΓ
作 c/Γ ~ c 图，得一直线，由此直线的斜率和截距可求常数 Γ∞和 K。
力学方法研究表面现象时采用的物理量，液体的表面张力和表面吉布斯自由能在数值上是相
等的，但是具有不同的物理意义。
液体的表面张力与温度、纯度等因素有关。温度愈高，表面张力愈小；纯度发生变化时，
表面张力也相应发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
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。
事实上，滴下来的仅仅是液滴的一部分。
物理化学实验报告：最大泡压法测定溶液的表面张力
物理化学实验报告：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Ⅰ、目的要求1、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。
2、掌握用最大气泡压法测定表面张力的原理和技术。
3、测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和乙醇分子的横截面积。
Ⅱ、实验原理 1、表面自由能从热力学观点来看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使体系总自由能减小的过程，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：（2）式中：Γ为溶质在气—液界面上的吸附量（单位为mol·m -2）；T 为热力学温度（K ）；c 为稀溶液浓度（mol·L-1）；R 为摩尔气体常数。
当 < 0时，Γ> 0称为正吸附；当 > 0时，Γ< 0称为负吸附。
前者表明加入溶质使液体表面张力下降，此类物质叫表面活性物质；后者表明加入溶质使液体表面张力升高，此类物质叫非表面活性物质。
本实验测定正吸附情况。
3、饱和吸附量和溶质分子的横截面积在一定的温度下，吸附量Γ与浓度c 之间的关系，可用Langmuir 吸附等温式表示（3）式中Γ∞为饱和吸附量，K 为经验常数，其值与溶质的表面活性大小有关。
将上式两边()T d dcσ()T d dcσKc Kc+∞Γ=Γ1()T c d RTdc σΓ=-取倒数，即可化成如下直线方程（4）以c/Γ对c 作图，得一直线，该直线的斜率为。
最大泡压法测定溶液的表面张力
根据能量最低原则，当溶质能降低溶剂的表面张力时，它在表面层中的溶质浓度比溶液内部的大；
最大泡压法测定溶u液的有表些面张物力质溶入溶剂以后，能使溶剂的表面张力显著降低，这类物质 P根m据a能x =量ρΔ最h低g 原则被，称当溶为质表能降面低活溶剂性的物表面质张。力时工，业它在和表面日层常中的生溶活质浓中度被比溶广液泛内部使的用大；的去污剂、乳化剂、 它表示了液体表面润自湿动缩剂小以趋势及的起大小泡，剂其量等值等也液都体是的成表分面、溶活质性的浓物度质、温。度及表面气氛等因素有关。 σ乙为醇液水体溶的液表的面浓自度u由由能阿以，贝亦表折称光面表仪面张测张定力力。（对单浓位为度J·m作-2）图。，可得到σ-c曲线，开始σ随浓度增加而迅速 3、测定不同浓度下乙醇降水，溶液以的后表面的张变力，化计算比表较面吸缓附慢量 。在σ-c曲线上任选一点作切线，即可得该 当以最同大样 泡方压>法法0将测时大定，试溶点管液<所中的0,换表对称以面为应不张负同力浓吸浓附度度。的的乙斜醇溶率液（，dd测c 出) T不同。的压力差，再用公式求出表面张力。 以同样方法将大试u管中本换实以不验同采浓度用的乙最醇大溶液气，泡测出法不测同的定压乙力差醇，再水用溶公式液求的出表表面面张力张。力 ， 通 过 乙 醇 水 溶 P以m同a样x =方ρΔ法h将g 大试液管的中换表以面不同张浓力度的和乙浓醇溶度液的，测关出系不同求的出压力表差面，再吸用附公式量求，出表仪面器张力装。置如图：
若3、用测同定一不支同毛浓细度发管乙，生醇同水变一溶压化液力的，计表，因面对张此两力种可，具计以有算表通表面面过张吸力调附σ量1节，σ溶2的质液在体而表言面，则层有的下列浓关度系式来：降低表面自由能。 （二）毛细管洁u净根与否据对能所测量数最据有低何原影响则？，当溶质能降低溶剂的表面张力时，它在表面层中 反面之吸， 附溶。质使溶的剂的溶表质面张浓力度升高比时溶，它液在内表面部层的中的大浓度；比反溶液之内，部的溶浓质度低使，溶这种剂表的面浓表度面和内张部力浓度升不高同的时现，象叫它做溶液的表
最大泡压法测定溶液的表面张力实验报告
2012年02 月21 日总评：姓名：学校：陕西师范大学年级：2010级专业：材料化学室温：10.0℃大气压: 100kpa一、实验名称：最大泡压法测定溶液的表面张力二、实验目的：（1）了解表面自由能、表面张力的意义及表面张力与吸附的关系；（2）通过测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算吉布斯表面吸附量和乙醇分子的横截面积，掌握气泡最大压力法测定表面张力的原理和技术。
技能要求：掌握自动界面张力仪的使用方法，实验数据的作图处理方法.三、实验原理：（1）表面张力的物理意义：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）；（2）影响表面张力的因素：液体的表面张力与温度有关，温度越高，表面张力越小。
液体的表面张力与液体的浓度有关，在溶剂中加入溶质，表面张力就会发生变化；（3）表面张力与吸附量的关系：表面张力的产生是由于表面分子受力不均衡引起的，当加入一种物质后，对某些溶液（包括内部和表面）及固体的表面结构会带来强烈的影响，则必然引起表面张力的改变。
如果溶质加入能降低表面吉布斯自由能时，边面层溶质浓度比内部大；反之增加表面吉布斯自由能时，则溶液在表面的浓度比内部小。
由此可见，在指定温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力有关，即吉布斯等温吸附方程：Γ= -（dσ/dc）T（c/RT）其中Γ为溶质的表面超额，c 为溶质的浓度，σ为溶液的表面张力：1）若dσ/dc＜0，Γ＞0，为正吸附，表面层溶质浓度大于本体溶液，溶质是表面活性剂。
2）若dσ/dc＞0，Γ＜0，为负吸附，表面层溶质浓度小于本体溶液，溶质是非表面活性剂。
溶液的饱和吸附量： c/Γ= c/Γ∞＋1/KΓ∞分子的截面积：σB = 1/（Γ∞L）L=6.02×1023四、实验数据及处理：以纯水(25℃)的测量结果计算仪器毛细管常数K′，纯水的表面张力σ查书附录。
最大泡压法测定溶液表面张力
最大泡压法测定溶液表面张力
最大泡压法测定溶液表面张力
最大泡压法，又称为担子法，是测量溶液表面张力的常用方法。
它通过测量在溶液表面上创建的泡压来测定溶液表面张力。
实验过程简单，但实验技巧很重要，数据准确性较高。
最大泡压法测定溶液表面张力主要由以下几个步骤：1.准备实验设备，包括显微镜、放大器、调制器等；2.将实验条件（如测试液、温度等）设置好；3.在溶液表面上插入微型担子，担子被排入溶液表面后，用微型调制器调节其偏移量；4.随着微型调制器的偏移量的增加，担子将会创建一个泡压，泡压会不断增大，当到达最大时，测定溶液表面张力的值；5.测定完成后，将担子及时取出，表面张力测定完成。
最大泡压法是一种快速、简单、准确的溶液表面张力测定方法，但是需要有正确的实验技巧才可以确保测定结
果的准确性。
此外，操作过程中应注意安全，避免伤害自身。
最大泡压法测定溶液的表面张力
华南师范大学实验报告学生姓名学号专业化学（师范）年级、班级课程名称物理化学实验实验项目最大泡压法测定溶液的表面张力实验类型□验证□设计□综合实验时间年月日实验指导老师实验评分最大泡压法测定溶液的表面张力实验目的➢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。
➢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。
➢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（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。
2、弯曲液面下的附加压力（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P o 。
（3）若液面是弯曲的，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P o 不同。
（4）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 - P s（5）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（6）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。
（7）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。
最大泡压法测定溶液的表面张力
华南师范大学实验报告学生姓名学号专业化学（师范）年级、班级课程名称物理化学实验实验项目最大泡压法测定溶液的表面张力实验类型□验证□设计□综合实验时间年月日实验指导老师实验评分最大泡压法测定溶液的表面张力实验目的➢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。
➢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。
➢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（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。
2、弯曲液面下的附加压力（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P o 。
（3）若液面是弯曲的，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P o 不同。
（4）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 - P s（5）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（6）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。
（7）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。
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南昌大学物理化学实验报告
学生姓名：李江生 学号：5802216018 专业班级：安工161 实验日期：2018-3-27
实验二 最大泡压法测定溶液的表面张力
一、实验目的
1、掌握最大泡压法测定表面张力的原理及操作；
2、了解表面张力、表面功、表面吉布斯函数、表面吸附的概念及相互关系;
3、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。
二、实验原理
液体表面层中的分子与体相中的分子所处的力场不同,内部分子所受合力为零,而表面层中的分子,所受到的作用力指向液体内部,这种作用力使表面层中的分子有离开液面进入内部的趋势,即液体表面有自动缩小的倾向。
这种使液面收缩的单位长度上的力即为表面张力(γ,单位N·m -1)。
液体的表面张力是液体的重要性质之一,与液体的温度、压力和组成均有关系。
从热力学角度看,液体表面层中的分子比内部分子具有更高的平均位能,即表面吉布斯自由能(表面吉布斯函数)。
通常把增加单位面积表面所引起系统的吉布斯函数的改变量称为单位表面吉布斯函数(单位为J·m -2)。
它等于恒温恒压下增加单位面积表面,系统从外界得到的可逆非体积功,即单位表面功(单位为J·m -2)。
表面张力与单位表面吉布斯函数、单位表面功虽为不同的物理量,但其量值与量纲均相同:
s
`
r
,S dA δW )δA δG ( γ=
=P T 恒温恒压下,系统表面吉布斯函数减小的过程为自发过程。
与纯液体依靠缩小表面积来低表面吉布斯函数不同,溶液除了缩小表面积,还可以通过改变表面层中溶质的浓度来降低表面吉布斯函数。
一定温度下,将溶质加入到纯液体中,会出现溶液表面层中溶质浓度与溶液本体浓度不同的现象,称为表面吸附。
若溶质加入后溶液表面张力下降,则溶质将自动富集于表面层,这种情况称为正吸附;反之则为负吸附;单位面积表面层中溶质物质的量与溶液本体中等量溶剂所含溶质物质的量的差值,称为溶质的表面过剩3(也称为表面吸附量)。
一定的温度、压力下,溶质的表面过剩与溶液表面张力、浓度之间的关系满足吉布斯吸附等温式：
B
B B dc d γ
RT c -Γ•=
式中,B Γ为溶质B 的表面过剩,mol·2-m ;B c 为溶质B 在溶液本体中的平衡浓度,mol·3dm -;γ为溶液的表面张力,N·1m -;T 为热力学温度,K 。
一定温度、压力下,测定一系列不同浓度(B c )溶液的表面张力γ,作出γ-B
C 曲线。
本实验采用最大泡压法测定正丁醇水溶液的表面张力,研究正丁醇分子在溶液表面的吸附情况。
最大泡压法所依据的原理是:将毛细管端口垂直与溶液表面相切,管内液体自动上升到一定高度。
随着管内压强缓慢降低，外部压强缓慢加压于毛细管内,管内气体将其中的液体压至管口,在毛细管口处形成气泡并慢慢长大,气泡的曲率半径由大逐渐变小,当气泡的曲率半径与毛细管口半径刚好相等时,气泡为半球状,曲率半径最小,而后半径又逐渐变大。
根据拉普拉斯方程可知,当气泡的曲率半径与毛细管口半径刚好相等时,泡内外压差最大,此时气泡所承受的压差为：
r
γ2=
-=∆外内p p p 式中,max P △为气泡内外最大压力差（取正值）,可通过数字式微压差测量仪测得;r
为毛细管半径,实验时，它是定值。
根据上式,可推出表面张力：
B c γ=O 2H γ×max p △(B c )/max P △(O H 2)（O 2H γ可通过查表获取）
继续减小压力,外部压强缓慢加压于毛细管内，气泡的曲率半径变大,气泡表面膜所能承受的附加压力变小,使毛细管中的气泡破裂或脱离管口溢出。
三、仪器与药品
仪器：减压装置一套,数字式微压差测量仪1台,毛细管（内径为0.15~0.20mm)1支
药品：蒸馏水,正丁醇溶液（浓度为0.40mol ·3dm -）
四、实验步骤
1、用蒸馏水和浓度为0.40mol ·3dm -正丁醇溶液配制出浓度分别为
0.2mol ·3dm -、0.1mol ·3dm -、0.05mol ·3dm -、0.025mol ·3dm -、0.0125mol ·
3dm -的正丁醇溶液。
2、装好装置后（实验时，已事先装好了），打开微压差测量仪，在通大气的情况下按“采零”按钮。
3、将毛细管及试样管用蒸馏水清洗三次,试样管加入适量蒸馏水。
插入毛细管,调节毛细管的下端面恰好与试样管内液面垂直相切。
4、打开分液漏斗的旋塞使水滴下,随着试样管内压力逐渐减小,气泡开始从毛细管下端口逸出。
此时调节水的下滴速率使微压差测量仪示数缓慢增加,并且气泡单个单个地逸出，读取气泡生长过程中微压差测量仪示数的最大值。
连续记录最
高压差值三次,求其平均值,即max P △
（O H 2）。
5、将试样管中纯水倒掉,按照步骤(3)、(4)的方法,由稀到浓依次测定不同浓度的正丁醇溶液的最大压差值。
每次更换溶液时需用待测试样液按少量多次的原则清洗毛细管及试样管。
五、数据处理
1、实验数据列于如下表中：
实验温度：16.00℃； 大气压：101.89kPa ； O 2H γ:73.34×310-N ·1m -
2、以浓度B C 为横坐标,表面张力γ为纵坐标作γ-c 图：
六、思考题
(1) 用最大泡压法测定溶液表面张力的原理是什么?如何求不同浓度正丁醇溶液的表面张力? 答：见实验原理
(2) 某同学在实验过程中不小心将毛细管打破,换用另一根毛细管继续进行实验,问是否可行?为什么?
答：不行，毛细管半径发生了改变，使不能用公式：
B c γ=O 2H γ×max P △(B
C )/max P △(O H 2)
来计算表面张力。
(3)如果将毛细管下端面插入被测液体内,将给所测液体表面张力带来什么影响？
答：如果这样的话，实验测得的压强包括毛细管中液柱压出所需的压强和气泡产生形成的压强，使测量结果偏大。
七、实验结果与讨论
与查找到的文献及书中给出图表对照，绘制出的曲线不是很符合特征(标准)曲线，可能是实验数据误差较大引起的，可能由以下原因引起:
(1)出泡速率太快。
因为出泡速率快将使表面活性物质来不及在气泡表面达到吸附平衡，也将使气体分子间摩擦力和流体与管壁间的摩擦力增大，这将造成压力差增大，使表面张力测定值偏高。
所以要求从毛细管中溢出的气泡必须单泡溢出，有利于表面活性物质在表面达到吸附平衡，并可减少气体分子及气体与管壁之间的摩擦力，才能获得平衡的表面张力。
(2)毛细管插入溶液中的深度控制得不够好。
假如毛细管尖端插入液下，会造成压力不只是液体表面的张力，还有插入部分液体的静压力。
为了减少静压力的影响，应尽可能减少毛细管的插入深度，使插入深度接近0。
该实验装置中，随着滴液漏斗中水的不断流出，滴液的速度会减慢，装置的此处有待改进。
另外，毛细管的竖直，对于测定结果也有一定的影响。
.。