最大气泡法测定表面张力
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。
最大气泡发测定溶液表面张力
最大气泡发测定溶液表面张力实验名称：最大气泡法测定溶液表面张力实验目的：1. 学习和掌握气泡法测定液面张力的实验原理和方法；2. 了解表面张力相关概念和公式；3. 掌握实验数据处理和分析方法。
实验原理：表面张力是液体表面所受到的分子间的一种力，它使液面趋于最小面积的状态。
根据杨氏定律，液体表面张力F的大小可表示为：F = γL其中γ为表面张力系数，L为液体表面的周长。
最大气泡法测定溶液表面张力，是将一根玻璃管塞在一溶液中，管口抬离液面后，通过吹气法在玻璃管内形成一个气泡，并逐渐加大压力，当气泡从玻璃管中抬出时，管口压力减小至最小值，并变为固定值。
此时气泡直径、管口边缘长度等数据均可用来计算出溶液的表面张力。
实验步骤：1.准备一根内径约为0.7～1mm的直玻璃管，两端均作过热处理并制成吸管型。
吸管要求口径尽量小，以便形成小的气泡。
2.用去离子水清洗玻璃管，再用酒精涂洗干净。
3.实验表面张力：（1）加入一定量的去离子水到三个试管中，分别加入0.1~0.3mL的酒精、苯、正丁醇。
（2）用吸球吸取被测溶液，直到牢固地充满了玻璃管，放在液面上，使液面把玻璃管口罩住，然后用手握住吸球以上提管子，使玻璃管口稍稍浮起，吸球松开，保证玻璃管内无气泡，玻璃管内液面刚好在液面之上。
（3）在玻璃管外侧，用一长管膜压力，直到液面在玻璃管上方，形成一气泡。
此时，按膜的位置调整气泡直径和液面周长的比值为0.9左右，再用一根呈45度角的玻璃管口吹气，增加气泡直径，同时测量管口长度、气泡直径和液面间的高度差，记录数据。
（4）重复2-3步骤不少于三次，取平均值，计算表面张力。
数据计算：1. 气泡直径d的平均值2. 玻璃管口边缘长度l的平均值3. 液面间高度差h的平均值4. 比值P = l/d5. 表面张力系数γ = πdP（ρgh+2ηv/d）/2实验结果：被测液体 | 气泡直径d/mm | 玻璃管口边长l/mm | 液面间高度差h/mm | P | γ/mN·m-1:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:去离子水 | 3.51 | 14.05 | 161.8 | 3.2 | 72.11酒精 | 2.12 | 8.73 | 116.5 | 4.11 | 21.44苯 | 2.40 | 9.57 | 197.6 | 4.0 | 34.74正丁醇 | 2.82 | 11.38 | 168.5 | 4.03 | 23.21结论：根据实验结果，不同液体的表面张力不同。
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 σ-∆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。
gl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。
（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' = Po - Ps 。
(情绪管理)最大气泡压力法测定溶液的表面张力最全版
（情绪管理）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壹、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、基本原理在壹个液体的内部，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且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，通常把增大壹平方米表面所需的最大功A或增大壹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：壹A＝ΔG＝σΔS（1）液体的表面张力和温度有关，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。
这种表面浓度和溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
在壹定的温度和压力下，溶液表面吸附溶质的量和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＝－()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)。
()T表示在壹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()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()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。
最大气泡法测定溶液的表面张力
σ称为表面自由能，单位为J/m2。若把σ看作为作用在界面上每 单位长度边缘上的力，通常称为表面张力。
2. 溶液的表面吸附
根据能量最低原则,溶质能降低溶剂的表面张力时,表面层溶质的 浓度比溶液内部大;反之,溶质使溶剂的表面张力升高时,表面层中 的浓度比内部的低。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。
验温度时水的表面张力，利用公式 K/hmax
求出仪器常数K。
▪ 5.待测样品表面张力的测定：用待测溶液洗净试管和毛
细管，加入适量样品于试管中，按照仪器常数测定的方法，
测定不同待测样品的
h计max算其表面张力。
▪ 6.乙醇溶液的折光率测定：用每个样品测出 hmax 后，随 即用滴管吸取该溶液滴，置于棱镜上，用阿贝折光仪测其 折光率nD查工作曲线得各样品的准确浓度。
▪3. 调节恒温为25℃。
▪ 4.仪器常数测定 先以蒸馏水作为待测液测定其仪器常数。方法是将干燥的 毛细管垂直地插到使毛细管的端点刚好与水面相切，打开 滴液漏斗，控制滴液速度，使毛细管逸出的气泡，速度约 为5s～10s1个。在毛细管口气泡读出U型管两边液面最大 高度差 hmax 可读三次，取其平均值。通过手册 查出实
数据处理
▪ 1.由附录表中查出实验温度时水的表面张力，算出毛细管常 数K。
▪ 2.由实验结果计算各份溶液的表面张力 ,并作 ~c曲线。
▪ 3. 在 ~c 曲 线 上 分 别 在 0 ． 050mol/L ， 0 ． 100mol ／ L ，
0．150mol／L，0．200mol／L，0．250mol／L和0．300mol
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 的浓度有关,从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯吸附 方程:
最大气泡法测定液体表面张力
最大气泡法测定液体表面张力目的要求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掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术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实验原理1．在指定的温度下，纯液体的表面张力是一定的，一旦在液体中加入溶质成溶液时情况就不同了，溶液的表面张力不仅与温度有关，而且也与溶质的种类，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，是表面层分子组成发生了改变，分子间引力起了变化，因此表面张力也随着改变，根据实验结果，加入溶质以后在表面张力发生改变的同时还发生溶液表面层的浓度与内部浓度有所差别，有些溶液表面层浓度大于溶液内部浓度，有些恰恰相反，这种现象称为溶液的表面吸附作用。
实验原理按吉布斯吸附等温式：c d 1 d 1 RT dc RT d ln c式中：Г-代表溶质在单位面积表面层中的吸附量molm-2C－代表平衡时溶液浓度molL-1R1－气体常数8.314Jmol-1K-1T－吸附时的温度K。
从1式可看出，在一定温度时，溶液表面吸附，与平衡时溶液浓度C和表面张力随浓度变化率成正比关系。
实验原理当c T ＜0时，Г＞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，此时溶液表面层浓度大于溶液内部浓度。
当c ＞0时，Г＜0表示溶液表面张力随浓度增加而增T 加，则溶液表面发生负吸附，此时溶液表面层浓度小于溶液内部浓度。
我们把能产生显著正吸附的物质即能显著降级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乙醇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lnC作图得一曲线，求曲线上某一点的斜率可计算相当于该点浓度时溶液的表面吸附量。
实验原理2．本实验测定各溶液的表面张力采用气泡最大压力法，此法原理是当毛细管与液面接触时，往毛细管内加压或在溶液体系减压则可以在液面的毛细管出口处形成气泡。
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。
最大气泡法测表面张力
改进：预先在大试管壁上作个标记表示液面高度，根据标记倒入溶液。 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。 Pi＝P大气压－ △Pmax
③ 读取压差计的压差时，应取气泡单个逸出时的最 最大压力差可用U型压力计中最大液柱差△h来表示:
Pi＝P大气压－ △Pmax
大压力差； 则σ=(r/2)ρg△h=K'△h
实验不足及改进 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。 原理：利用产生于溶液中的气泡内的附加压力与溶液表面张力的关系来测定溶液表面张力。
④ 气泡逸出速度不能过快。 ②打开抽气瓶的活塞缓缓放水抽气,测定管中的压力P逐渐减小,毛细管压力P0 就会将管中液面压至管口,形成气泡
我们的想法 Pi＝P大气压－ △Pmax
Pi＝P大气压－ △Pmax 改进：将装置中的滴液漏斗换成注射器,通过控制抽气速度快慢来控制毛细管内气泡产生。 细管底端与待测液面相切，操作比较困难
本实验成功的关键： 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；
实验不足及改进 改进：将装置中的滴液漏斗换成注射器,通过控制抽气速度快慢来控制毛细管内气泡产生。
Pi＝P大气压－ △Pmax Pi＝P大气压－ △Pmax ③ 读取压差计的压差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差； Pi＝P大气压－ △Pmax 改进：预先在大试管壁上作个标记表示液面高度，根据标记倒入溶液。 ②打开抽气瓶的活塞缓缓放水抽气,测定管中的压力P逐渐减小,毛细管压力P0 就会将管中液面压至管口,形成气泡
① 仪器系统不能漏气； Γ∞ 是饱和吸附量，K是吸附系数
Γ∞ 是饱和吸附量，K是吸附系数 Pi＝P大气压－ △Pmax 结果处理比较麻烦，且易引人为误差
实验四 表面张力的测定 -最大气泡法
实验四表面张力的测定—最大气泡法一、实验目的1．掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术。
2．通过对不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能和表面吸附量关系的理解。
3．学习用Origin或Excel处理实验数据。
二、仪器和试剂仪器恒温槽装置；数字微压差计（或U型管压差计）；T形管1个；滴液漏斗（250rnL）l个；毛细管（0.2～0.3mm）1支；支管试管（φ25×20cm）；烧杯（250mL）药品正丁醇（AR）；重蒸馏水三、实验步骤1．仪器常数的测定：（1）仔细洗净支管试管与毛细管，连接装置。
（2）加入适量的重蒸馏水于支管试管中，毛细管端面与液面相切。
恒温（20℃）20分钟。
（3）打开滴液漏斗缓慢抽气，使气泡从毛细管缓慢逸出，调节逸出气泡每分钟20个左右。
读出压差计最大高度差，读3次，取平均值。
2．待测样品表面张力的测定：配制从0.02～0.80mol.L-1系列（0.025,0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.40,0.60,0.80）的正丁醇溶液。
（正丁醇ρ=0.8109）可先配制0.80mol/L的溶液，其它的浓度用稀释的办法配制。
3．用待遇测溶液洗净支管试管和毛细管后，方法同1，装入待测样品，测定气泡缓慢逸出时的最大压差。
四、数据记录与处理大气压: 726.15mmHg 室温: 16.5℃（一）原始数据记录表表一：所测样品的最大压差值与折光率数据表样品编号折光率n1折光率n2折光率n3折光率n4折光率n5平均折光率n五号0.206 0.207 0.2070.2080.207 0.207 四号0.253 0.254 0.248 0.2520.248 0.252三号0.294 0.287 0.303 0.2950.303 0.295二号0.322 0.318 0.321 0.3200.321 0.320一号0.366 0.358 0.366 0.3630.366 0.363 0号0.401 0.425 0.401 0.4090.401 0.409重蒸馏水0.469 0.517 0.4530.4800.4530.480表二：标准的正丁醇溶液的折光率质量分数折光率1n折光率2n折光率3n平均折光率n 5％ 1.3326 1.3325 1.3327 1.3326 10％ 1.3354 1.3355 1.3357 1.3355 15％ 1.3374 1.3374 1.3374 1.3374 20％ 1.3398 1.3397 1.3399 1.3398 25％ 1.3407 1.3407 1.3407 1.3407 30％ 1.3427 1.3429 1.3425 1.3427 40％ 1.3466 1.3466 1.3465 1.3466 50％ 1.3525 1.3527 1.3524 1.35251．计算仪器常数并计算溶液的表面张力。
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实验目的，通过使用最大气泡法，测量液体的表面张力，并分析实验结果。
实验仪器与试剂，实验仪器包括玻璃管、毛细管、水槽、滴定管等；试剂为蒸馏水和其他待测液体。
实验原理，最大气泡法是通过在液体表面形成一个最大的气泡，利用气泡的体积和压强来计算液体的表面张力。
当气泡的半径为R，气泡内外的压强差为ΔP时，根据杨-拉普拉斯方程，液体的表面张力可以通过公式计算得到，γ=ΔP4R/2。
实验步骤：1. 将玻璃管插入水槽中，用毛细管吸取待测液体，使毛细管口与玻璃管相连。
2. 将毛细管浸入液体中，使其形成一个气泡，并记录气泡的直径。
3. 用滴定管向气泡中注入气体，直至气泡变得很大，但不会破裂。
4. 测量气泡的直径和注入气体的体积。
5. 根据实验数据计算液体的表面张力。
实验数据记录与处理：实验一，蒸馏水。
气泡直径，2mm。
注入气体体积，5ml。
实验二，甲醇。
气泡直径，3mm。
注入气体体积，7ml。
实验结果分析：根据实验数据计算得到蒸馏水的表面张力为0.072 N/m，甲醇的表面张力为0.064 N/m。
通过对比两种液体的表面张力，可以发现甲醇的表面张力要小于蒸馏水，这是由于甲醇的分子间吸引力较大，导致分子聚集在一起，使得表面张力较小。
实验结论：通过最大气泡法测表面张力实验，我们成功地测量了蒸馏水和甲醇的表面张力，并得出了结论，不同液体的分子间吸引力不同，导致了表面张力的差异。
实验结果符合我们的预期，并且为我们进一步研究液体性质提供了重要的参考。
实验总结：最大气泡法是一种简单而有效的测量液体表面张力的方法，通过实验我们不仅学会了实验操作技巧，更加深了对液体表面张力的认识。
在今后的实验中，我们将进一步探索不同液体的表面张力特性，为科学研究和工程应用提供更多的支持和帮助。
通过本次实验，我们对最大气泡法测表面张力有了更深入的了解，并且得到了具体的实验数据和结果。
这将为我们今后的科研工作提供重要的参考和支持。
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。
最大气泡法测定液体的表面张力
最大气泡法测定液体的表面张力(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 RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=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。
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。
最大气泡法测定溶液的表面张力
最大气泡法测定溶液的表面张力一、前言表面张力是指液体表面上的分子间相互作用力，它对于液体的物理性质和化学性质都有着重要的影响。
因此，测定液体的表面张力是研究其性质和应用的基础之一。
最大气泡法是一种常用的测定溶液表面张力的方法，本文将详细介绍最大气泡法测定溶液表面张力的原理、仪器设备、实验步骤以及注意事项等内容。
二、原理在液体中形成一个平衡状态下的气泡，需要克服两种力：一种是气泡内部压强产生的膨胀力；另一种是由于液体表面张力引起的收缩力。
当这两种力相等时，气泡停止膨胀并保持稳定状态。
因此，可以通过测量形成最大气泡所需压强来计算出溶液表面张力值。
三、仪器设备1. 水槽：用于放置容器和调节温度。
2. 水平支架：用于支撑容器。
3. 外壳：包裹水槽和容器。
4. 管道系统：用于通气和排放气体。
5. 气泡发生器：用于生成气泡。
6. 压力计：用于测量气泡内部压强。
四、实验步骤1. 准备工作：将水槽中的水加热到所需温度，将容器放在水槽中，并调整水平支架，使容器位于水平位置。
将外壳套在水槽上，并保证密封性。
连接好管道系统和气泡发生器，调整好通气量和排放量。
2. 测定最大气泡：将容器中的溶液注入到气泡发生器中，并在一定时间内形成一个稳定的最大气泡。
记录下形成最大气泡所需的压强值。
3. 重复实验：重复以上操作，测定多组数据并取均值。
4. 计算表面张力：根据以下公式计算表面张力：γ = (P - P0) * V / (2 * L)其中，γ为表面张力；P为最大气泡所需压强；P0为环境压强；V为最大气泡体积；L为环绕最大气泡的液体周长。
五、注意事项1. 实验过程中要保持环境稳定，避免外界干扰。
2. 测定前要确保仪器设备的清洁和无漏气现象。
3. 测量压强时要注意气泡内部压强和环境压强的差值，以避免误差。
4. 测定时要注意控制通气量和排放量，保证气泡的稳定性。
5. 温度对表面张力有较大影响，应在实验中进行温度控制。
六、总结最大气泡法是一种常用的测定溶液表面张力的方法。
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【目的要求】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. 掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术。
3. 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载面积。
4. 学会以镜面法作切线，并利用吉布斯吸附公式计算不同浓度下正丁醇溶液的表面吸附量。
5. 求正丁醇分子截面积和饱和吸附分子层厚度。
【基本原理】在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弓I,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（如图1所示）。
这种吸引力使表面上的分子向内挤促成液体的最小面积。
要使液体的表面积增大就必须要图1分子间作用力示意图反抗分子的内向力而作功增加分子的位能。
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值ΔG称为单位表面的表面能其单位为J. m-3。
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。
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。
欲使液体表面积加△S时，所消耗的可逆功A为：-A= ΔG= σΔS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。
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和加入量的多少。
当加入溶质后，溶剂的表面张力要发生变化，。
根据能量最低原理，若溶液质能降低溶剂的表面张力，则表面层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增加，那么，表面层溶液质的浓度应比内部低。
这种现象为溶液的表面吸附。
用吉布斯公式（GibbS）表示：⑴式式中，Γ为表面吸附量（mol.m-2）; σ为表面张力（J.m-2）; T为绝对温度（K） ;C为溶液浓度（mol/L ）; 表示在一定温度下表面张力随浓度的改变率。
Γ<0溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度小于内部的浓度,称为负吸附作用。
可见，通过测定溶液的浓度随表面张力的变化关系可以求得不同浓度下溶液的表面吸附量。
吸附量与浓度之间的关系可以用Langmuir等温吸附方程式表示：作C/1≈ C图，得一直线，由此直线的斜率和截距可求常数Γ∞和K O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:图2是最大气泡法测定表面张力的装置。
图2最大气泡法表面张力测定装置1-抽气瓶，2-支管试管，3-毛细管，4-恒温槽，5-压差计Γ >0溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度,称为正吸附作用。
>0，r = ι;KC1 +眈(2 )式式中，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表示吸附平衡时溶液的浓度K为常数。
将（2）式整理可得如下形式；Γc表示饱和吸附量;C(4 )式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。
打开滴液漏斗缓慢抽气。
此时，由于毛细管液面所受压力大于支管试管液压力（即有一压力差产生——附加压力ΔP =P大气-P系统），当在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，毛细管液面不断下降，气泡就从毛细管口脱出。
如图3所示。
毛细管内液面上受到一个比支管试管中液面上大的压力，当此压力差——附加压力（ΔP=P 大气-P系统）在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就从毛细管口脱出，此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：△P=2切R （5 ）式如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形的。
当气泡开始形成时，表面几乎是平的，这时曲率半径最大；随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形图3气泡形成过程成半球形，这时曲率半径R和毛细管半径r相等，曲率半径达最小值，根据上式这时附加压力达最大值。
气泡进一步长大，R变大，附加压力则变小，直到气泡逸出。
根据上式，R=r时的最大附加压力为：△Pmax= △Pr = Po-Pr =2 ；r （6 ）式实际测量时，使毛细管端刚与液面接触，则可忽略气泡鼓泡所需克服的静压力，这样就可直接用上式进行计算。
实验中最大压力差可用U型压力计中液柱差表示。
当用密度为P的液体作压力计介质时，测得与ΔPmaX相对应的最大压力差为Δhmaχ则：ΔPmax= P g Δhmax （7 ）式由（6 ）式和（7 ）式可得用压力差表示的表面张力测定方程：σ= r P g Δhmax/2 = K' Δhmax （8 ）式在实验中，使用同一支毛细管和压力计，1∕2r Pg为常数（仪器常数），用K'表示。
用已知表面张力的液体作为标准，可以测得仪器常数K,从而可以测定其它求知液体的表面张力。
【仪器和试剂】1. 仪器：恒温槽装置；数字压力计（或U型管压差计）；抽气瓶I个；支管试管（φ25×20Cm 毛细管（0.2〜0.3mm）1支；烧杯（250mL）; T形管1个2. 药品：无水乙醇（AR）去离子水【实验步骤】1, 1 , 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3mL 乙醇，混合体系, 使溶液浓度量均匀；然后调节液面与毛细管端相切，用测定仪器常数的方法测定压力计的压力差；测定完毕，用滴管吸取一滴溶液测定相应的折光率。
【数据记录与处理】 实验数据处理要求：测定乙醇水溶液不同浓度下形成气泡时的最大压差，测定溶液的表面张力，并根据吉布斯吸附等温式（右式）进 步讨论吸附量与浓度的关系，由最大吸附量推算溶质分子（執截面积。
处理」 数据是本实验数据处理的关键 实验数据记录 室温： _______ C 溶液温度： ________ C大气压力： _______________ Pa1•标准溶液测定工作曲线一一将实验数据记录并绘制标准工作曲线nD 〜C （V%）序号1 2 3 4 5 6 C(V%) 5% 10% 20% 30% 40% 50% VC2H5OH(mL) 1 2 4 6 8 10 VH2H(mL)191816141210折光率nD2•由表2数据做图，得出水的表面张力与温度的关系曲线，从图中查出相应实验温度下的的 表面张力，计算仪器常数 K'物质名称表面张力mN∙ m -120 C25 C 30 C 40 C实验温度卜表面张刀 mN∙ m -11、 标准溶液测定工作曲线依右表配制一系列乙醇溶液，测定 相应的折光率。
2、 仪器常数的测定将支管试管和毛细管清洗干净。
在 干净的支管试管装入1 5mL 去离子水，使 毛细管上端塞子塞紧时毛细管刚好与液 面垂直相切。
抽气瓶装满水，连接好后 旋开下端活塞使水缓慢滴出。
控制流速 使气泡从毛细管平稳脱出（每分钟约10个气泡），记录气泡脱出瞬间数字压力计 的数值，至少三次并取平均值，作为最 大压差。
根据式K= σ △hm 计算出仪器常 数K 的值。
3、 测定乙醇溶液的表面张力序号12I3I4I516πC(V%) 5% 10% 20% 30% 40% 50%VC2H5OH(mL)1 246810VH2O(mL)19 18 16 14 12 10nD在上述体系中，用移液管每次加入(1)将实验点连成平滑的曲线(图5)压力差：Δ h1=cm; Δ h2=3•从标准工作曲线上，查出相对应的各乙醇溶液的浓度 C(V%)并按(8 )式计算不同浓度的乙醇溶液的表面张力σ表加入 乙醇 量(mL)折光 率乙醇 溶液 浓度C(V%)压力差△ h(cm)σ =K' Δh ZC/ ΓZ r=— RT 1 2 3平均值11112223334•作σ-C 曲线，在曲线上取10个点，分别作出切线，求出相应的斜率(或用Origin 作图求取相应的斜率)。
根据(9)式， 计算各浓度吸附量Γ C/ Γ将计算结果填入表3中。
1)、手工作图法：■a.wa - WD.⅛C -&J555 一 D.060 -0.CU5 - □ .∂i□-CI t agSF -0,072.7571.97 71.18 69.56△ h 平均= cm;K'= Δh 平均 / σ =图4表面张力与浓度实验点关系图cm; Δ h3=cm ;O表面张力与浓度实脸点、关系I(2) 过曲线上点作曲线的切线(图5);(3) 由切线的斜率得到偏导数的值。
方法如下：在σ~C 曲线上任找一点 a ,过a 点作切线ab ,此点的斜率 m 为:6•计算每个分子的截面积 A ∞【思考与讨论】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？ 2•最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差 ？如果气泡逸出的很快，或几个气泡一 齐出，对实验结果有无影响 ？3. 温度和压强的变化对测定结果有何影响？4. 浓度的误差对 σC 曲线有何影响？5. 对同一试样进行测定时，每次脱出气泡一个或连串两个所读结果是否相同，为什么？ 【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，应取气泡单个逸出时的最大压力差。
(9)式2)、Origin 作图法：显然，手工作图法会有很大的随意性和误差，运用 作图的人为误差origin 拟合曲线方便、客观，避免了手工origin 绘图程序对该实验数据点进行2阶多项式拟合效果。
拟合结果如下相应的拟合方程为：σ= A + B1* C + B2* C SO .ur ≡求该拟合方程的微分多项 -式得：0 »5 -(¾ 业=B1 + 2 B2*& .C&0 -X 疗孑-CQ i 05C - 将不同C 值代入即可计算该9.015 三职 CHPQ -浓度时的处2隔”5.作C/N C 图，得一直线， 由此直线的斜率和截距可 求常数Γc 和K£ .所以:。