表面张力及测定
表面张力的测定
1、表面张力的测定：
测定方法有用达因笔测定和达因液测定二种方法。
使用达因笔测定，须购买38、42、52三种型号规格方能满足检测要求，另外达因笔价格比较贵，且使用时间较短，仅能维持2-3个月，因其达因数会随时间延长而下降，引起检测结果偏差。
使用达因液测定，比较实用。
薄膜表面电晕处理检验方法测定液配方，见表一。
注：以上比例均为体积比
用棉球醮取测定液，涂于倾斜30度的薄膜上，留下1cm宽10cm长的液膜，如果5秒钟内液膜不收缩，则判断该薄膜达到你要测定的表面张力值，如液膜收缩很少，便仍有0.8cm宽的液膜，则判断为接近你要
测定的表面张力值，如液膜完全破裂，收缩成颗粒状或条状小于0.5cm宽度，则判断为该薄膜未达到你要测定的表面张力值。
(如下图)。
测定表面张力的方法
测定表面张力的方法一、引言表面张力是物体表面上分子间相互作用力的一种体现，是液体表面分子所受到的内聚力的结果。
测定表面张力的方法有多种，本文将介绍其中的几种常见方法。
二、测定方法1. 悬滴法悬滴法是最常见的测定表面张力的方法之一。
首先，将待测液体滴在一根细管或毛细管的顶端，使其形成一个悬滴。
然后，通过调整悬滴的大小和重力平衡，可以测量得到悬滴的直径和长度。
根据悬滴的形状和重力平衡条件，可以计算出液体的表面张力。
2. 静水压法静水压法是一种间接测定表面张力的方法。
首先，将待测液体注入一个垂直装置的细管中，使其形成一定高度的柱状液体。
然后，通过测量液柱的高度和液体的密度，可以计算出液体的表面张力。
3. 振荡法振荡法是一种利用振荡频率来间接测定表面张力的方法。
在实验中，将一根细线或细棒放在液体表面上，然后施加一个小的外力使其振动。
通过测量振动的频率和细线或细棒的质量，可以计算出液体的表面张力。
4. 粘度法粘度法是一种利用液体的粘度来测定表面张力的方法。
在实验中，将待测液体注入一个粘度计中，通过测量液体在粘度计中的流动速度和粘度计的尺寸，可以计算出液体的表面张力。
5. 破裂法破裂法是一种直接测定表面张力的方法。
在实验中，将待测液体注入一个特殊的装置中，通过增加液体的体积，最终使液体破裂。
根据液体的破裂高度和装置的几何参数，可以计算出液体的表面张力。
三、实验注意事项1. 实验环境应保持清洁，避免灰尘和杂质对实验结果的影响。
2. 实验装置应精确校准，以确保测量结果的准确性和可靠性。
3. 实验过程中应注意安全，避免液体的溅出和烫伤等意外情况的发生。
4. 不同的测定方法适用于不同类型的液体，选择合适的方法进行测定。
四、应用领域测定表面张力的方法在许多领域都有广泛的应用。
例如，在材料科学中，测定表面张力可以帮助研究材料的润湿性和涂覆性能；在生物医学领域，测定表面张力可以用于研究细胞和组织的表面特性；在化学工程中，测定表面张力可以用于优化某些化学反应的条件等。
-表面张力测定方法
2)当同时考察温度、 压力和气氛对表面张力的影 响时,悬滴法是最有效的方法之一。
式中 C为表面张力, v Q是液相与气相的密度差, g是重力加速度, h为液面上升高度, r为毛细管半径, H是固- 液接触角。只要测得液柱上升(或下降)高度和固- 液接触 角, 就可以确定液体的表面张力。
应用此法测定液体表面张力, 要求固- 液面接触角 H最好为 零。当精确测量时,需要对毛细管内液面上升高度 h进行校正。 当液面位置很 难测准时,可通过测量两根毛细管的高度差计算 表面张力,其计算公式为:
三、总结
1)在实际测量表面张力时, 可以根据要求的实 验精度、温度压力和设备的实现难易程度 来选择。当要求精度比较高时, 可以采用毛细管上升法、 最
大气泡压力法、 Wihel my吊片法, 否则可以选择 DuNouy吊环法、 悬滴法或旋滴法。当温度和压力比较高的时候,可以采用毛细管 上升法、 滴体积法、 旋滴法、悬滴法、最大气泡压力法和震荡 射流法进行测定。
h1、 h2分别为两毛细管液面上升高度, r1、r2分别为两毛细管半径。
2.最大气泡压力法
测定时将一根毛细管插入待测液体内部, 从管中缓慢地通入惰性 气体对其内的液体施以压力, 使它能在管端形成气泡逸出。当所用 的毛细管管径较小时,可以假定所产生的气泡都是球面的一部分,但 是气泡在生成及发展过程中,气泡的曲率半径将随惰性气体的压力 变化而改变,当气泡的形状恰为半球形时,气泡的曲率半径为最小,正 好等于毛细管半径。如果此时继续通入惰性气体, 气泡便会猛然胀 大,并且迅速地脱离管端逸出或突然破裂。如果在毛细管上连一个 U 型压力计, U型压力计所用的液体密度为 Q , 两液柱的高度差为v l , 那么气泡最大压力v Pmax就能通过实验测定。此时
实验一表面张力的测定详解
2
3
平均
表面张力
（达因/ 厘米）
表面张力 降低
%
自来水
2.5%高效 氯氰菊酯 乳油500溶 液
10%吡虫 啉可湿性 粉剂1000
溶液
σ1/σ2 = N1/N2 或σ1×N1 =σ2×N2 σ1，σ2——两种液体的表面张力。 N1，N2——两种液体的滴数。 如果已知道两种液体中的一种液体的表
面张力（如：蒸馏水20℃时表面张力为 72.75达因/厘米），即可根据以上公式求 出另一种液体表面张力的相对值。
三.实验材料
3.1 药品与试剂 1%洗衣粉液、蒸馏水、自来水、10%吡
二.实验原理
在液滴脱离管口的那一刹那，该液滴的 重力等于该液滴的表面张力，可见液体 表面张力和一定容量液体自滴重器内流 出的滴数成反比，即流出液体表面张力 越大，液滴的体积也愈大，而流出的液 滴数就愈少，两种液体的表面张力之比， 等于同体积分别从同一根滴重器流出时 滴数的反比，得出以下公式：
二.实验原理
一.实验目的
表面张力小，例如减低到50达因/厘米时（蒸馏 水20℃时表面张力为72.75达因/厘米）药剂的 湿润展布能力增长，药效提高。乳油加水稀释 后，由于乳化剂的作用使原油分散成细小的油 珠，油珠直径小5微米以下，乳液稳定，洒布 均匀，覆盖面积大，药效高，并且对作物不易 发生药害，油珠直径大（10微米以上），乳液 不稳定，不仅药效低，而且容易发生药害。因 此，检查乳液中的油珠大小，可以作为鉴定乳 油质量的一项指标。
五.实验作业
根据实验，将测定结果填入各表中，求 出洗衣粉、2.5%高效氯氰菊酯乳油500溶 液、10%吡虫啉可湿性粉剂1000溶液对 水表面张力下降低的程度。（实验报告 应包括实验目的及意义、实验材料、实 验步骤和实验结果与分析）：
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。
实验中如何测量液体的表面张力
实验中如何测量液体的表面张力表面张力是液体表面上的分子间相互作用力所产生的一种特性。
在实验中，测量液体的表面张力可以帮助我们了解液体的性质以及分子间的相互作用。
本文将介绍几种常见的实验方法，旨在帮助读者了解实验中如何准确测量液体的表面张力。
一、杯垫法（Drop Weight Method）杯垫法是一种简单而常见的实验方法，用于测量液体的表面张力。
实验步骤如下：1. 准备一个平坦的表面，如一张白纸。
2. 将测量液体倒入一个小杯子中，待液体静置一段时间使其达到平衡状态。
3. 将一张玻璃片轻轻地浸入液体中，确保玻璃片在液体表面上形成一个完整的液体膜。
4. 缓慢地将玻璃片抬出液体，同时观察液体膜上的拖尾。
5. 使用天平测量并记录玻璃片上残余液体的重量。
6. 利用天平测量玻璃片完全浸湿液体的重量。
7. 计算液体的表面张力，公式为：表面张力 = 残余液体的重量 ÷玻璃片完全浸湿液体的重量。
杯垫法的优点是简单易行，并且不需要任何特殊的设备，因此在实验室和教学中广泛应用。
二、浮力法（Wilhelmy Method）浮力法是一种基于液体表面张力的浸润力测量方法。
实验步骤如下：1. 准备一根细且绝缘的平行丝，并将其固定在一个支架上。
2. 用放射状液体弧度刷将测量液体均匀地涂在细丝的表面上。
3. 将细丝缓慢地浸入液体中，同时观察液体升高或降低细丝的长度变化。
4. 用显微镜测量并记录液体升高或降低细丝的长度。
5. 根据液体的密度、重力加速度等参数，计算液体的表面张力。
浮力法能够较精确地测量表面张力，但需要较复杂的实验设备和测量方法，适合于专业实验室研究和深入研究液体性质的实验。
三、静滴法（Stalagmometer Method）静滴法是一种简便的测量液体表面张力的方法。
实验步骤如下：1. 准备一个带有细孔的滴液器，并放于支架上。
2. 倒入一定量的测量液体，待液体静置一段时间使其达到平衡状态。
3. 观察并记录液体从滴液器细孔中滴出的滴数与时间。
表面张力及其测定
基础知识2第三讲表（界）面张力思考题（1）什么是表（界）面张力？降低表（界）面张力有什么意义？（2）简述：表面张力的测定方式（常常利用的有7种）及各自的适用范围。
（3）解释：毛细上升法、脱环法、滴重法、吊片法、最大气泡法、停滴法、悬滴法。
（4）写出Szyszkowski公式，指出其研究内容和用途。
（5）解释：表面张力曲线的最低点现象。
（6）什么是表面活性剂样品纯净与否的重要标志？（7）正、负离子表面活性剂混合会发生什么现象？为何？（8）解释：表面活性剂降低水表面张力的能力、效率（9）什么是溶液的平衡表面张力、动表面张力？影响动表面张力的因素存在哪些定性规律？（10）什么是溶液表面张力时间效应？如何测定？影响因素？（11）简述：振荡射流法的大体原理。
（12）液液界面由哪些途径形成，是不是自发进行？1（13）解释：界面张力、界面自由能、界面张力曲线转折点。
（14）何谓“超低界面张力”？有何实际应用？简述旋滴法测定超低界面张力的大体原理。
大体概念1.界面、界面现象、界面张力（界面自由能）2.毛细上升法、脱水法、滴重法、吊片法、最大气泡法、停滴法、悬滴法（7种测定界面张力的方式）3.表面张力曲线的最低点现象4.振荡射流法5.Szyszkowski公式6.超低界面张力、旋滴法大体原理1.测定界面张力方式的原理（常常利用的7种方式）①毛细上升法②脱环法③滴重法④吊片法⑤最大气泡法⑥停滴法23⑦悬滴法2. 振荡射流法的工作原理。
3. 应用“超低界面张力”技术解决注水油井后期石油开采的大体原理。
思考题参考答案（1）什么是表（界）面张力？降低表（界）面张力有什么意义？答：表（界）面张力是指由于液相表面分子受到的内部份子作使劲大于外界气相（或另一相）分子的作使劲而形成向内收缩的合力。
表面活性剂的许多应用都与降低液体的表（界）面张力的能力有关。
如起泡作用、润湿作用、铺展作用等，它们又衍生出许许多多的物理化学性质。
（2）简述：表面张力的测定方式及各自的适用范围。
表面张力的测定
05 数据记录与处理
数据记录
实验前准备
记录实验日期、实验环境温度和湿度、实验人员等信 息。
实验过程
详细记录实验步骤，包括使用的仪器、试剂、溶液的 浓度和体积等。
实验后处理
记录实验后样品的状态、处理方式以及废弃物处理方 式等信息。
数据处理
数据清洗
表面张力的大小反映了液体分子间的相互吸引力。
03
表面张力单位
01 表面张力通常用牛顿（N）或达因（dynes）作 为单位。
02 1牛顿等于100达因，是国际单位制中的标准单位。 03 在实际应用中，测量表面张力时通常使用达因单
位，因为它更小，更适合表示较小的数值。
表面张力影响因素
温度
温度对表面张力有显著影响， 一般来说，温度升高会使表面
3
未来研究方向
提出进一步研究的方向和重点，如改进实验方法、 研究其他因素对表面张力的影响等。
THANKS
步骤五
记录表面张力计的读数，并重 复实验以获得多次测量结果。
实验操作
操作一
确保实验环境干净整 洁，避免灰尘和杂质 的干扰。
操作二
使用恒温水槽控制温 度，确保实验温度稳 定且符合要求。
操作三
使用天平称量试样时， 要保证精度和准确性。
操作四
在倒入表面张力计的 样品池时，要缓慢且 平稳，避免产生气泡。
操作五
表面张力的测定
目录
Contents
• 表面张力定义 • 表面张力测定方法 • 实验材料与设备 • 实验步骤与操作 • 数据记录与处理 • 结果分析与结论
01 表面张力定义
表面张力定义
01
实验二-表面张力系数的测定---南京农业大学物理实验教学中心
实验二表面张力系数的测定一、实验目的（一）用毛细管法测定水的表面张力系数；（二）掌握读数显微镜的使用方法。
二、实验器材读数显微镜（1台）玻璃毛细管（1支）精密温度计（1支）洗耳球（1只）培养皿（1只）吸水纸（1张）毫米分度尺（1支）木支架（1只）三、实验原理与仪器使用（一）毛细现象与表面张力系数将很细的玻璃管插入水中时管内液面会升高；而将玻璃细管插入水银中时，管内的液面会下降。
这种润湿管壁的液体在细管内升高，不润湿管壁的液体在细管内下降的现象称为毛细现象。
如图2—1所示表示润湿情况下的毛细现象。
实验与理论都证明，液体在毛细管中上升或下降的高度为：式中为液体的表面张力系数，即垂直作用于液面上单位长度直线段两侧的表面张力。
单位为牛顿/米。
不同的液体不同，同一种液体的数值与温度有关，温度升高，减小。
称为接触角，为锐角，表示细管内液体表面形成凹弯月面，液体在管内上升，h为正值，如图2—1所示。
为钝角，表示细管内液体表面形成凸弯月面，液体在管内下降，h为负值。
水与玻璃间的约为8度。
为液体的密度，水在不同温度下值不同，可从讲义后面的附图曲线中查出。
g为重力加速度，南京地区的g=9.7944米/秒2。
r为毛细管内半径，D为其直径。
式2—1可变换为：通过测量h、D，可计算出值。
（二）读数显微镜的构造与使用方法读数显微镜可用于测量微小物体的长度，其精确度为0.01毫米。
读数显微镜包括两个主要部分，即观察部分和读数部分。
观察部分就是一架低倍显微镜。
其成像光路如图2—2所示，被观察物体AB位于物镜O的焦点之外适当距离处，物体产生的实象A1B1位于目镜E的焦点之内。
目镜再将此实象放大，在离人眼约25厘米处得到一个放大的虚象A2B2，在第一次实象A1B1的位置上，装有十字叉丝K，以便对准物体或物体的某一部分进行测量。
显微镜的物镜和目镜装在镜筒内。
在使用显微镜时，测量前应先调节目镜中上下两透镜的距离（微微转动上透镜），至所见叉丝清晰为止，然后再对待测物调焦。
实验三十一表面张力测定最大气泡压力法测定溶液的表面张力
m
在实验中，若使用同一支毛细管和压力计，则
gr
2
是一个常数，称为仪器常数，用K来表示。
K hm
所以
(7) 在本实验中，用已知表面张力的水作为标准， hm 由实验测得其 后，就可求出仪器常数的值。 hm 然后只要用这一仪器测得其它液体的 值，通 过（7）式计算，即可求得各种液体的表面张力。
1. 最大气泡压力法测定表面张力的原理和技
术。 2.不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定、吸 附量的计算。
三、实验原理
在本实验中，溶液浓度的测量是利用浓度与折光率的对 应关系，表面张力的测定是应用最大气泡压力法。 最大气泡压力法测定表面张力的装置示意如图1。将欲 测表面张力的液体装于支管试管2中，使毛细管3的端面 与液面相切，液面即沿毛细管上升，打开滴折光仪
1台 恒温槽装置 1套 滴液漏斗（250mL） 1个 支管试管（2.5×20cm） 1个 毛细管（0.2—0.3mm） 1支 酒精压力计 1个 T形管 1个 烧杯（250mL） 1个 放大镜 1个 重蒸馏水 正丁醇（A.R.） 丙酮（A.R.）
3.待测样品表面张力的测定
（1）用待测溶液洗净支管试管和毛细管后， 加入适量的样品于支管试管中。 （2）按仪器常数测定时的操作步骤，分别测 定各种未知浓度正丁醇溶液的值。
六、数据处理
1.将实验数据记录于下表，并求得其表面张力。
2.以浓度为横坐标，表面张力为纵坐标作表
面张力-浓度图（横坐标浓度从零开始）。 3.在表面张力-浓度图上选取6～8点作切线求 出Z值。 Z 4.由 RT 计算不同浓度溶液的吸附量值，并作 吸附量-浓度图。
七、思考题
1.为什么不能将毛细管插进液体里面？ 2.本实验为什么选用酒精压力计而不用水银
化学物质的表面张力测定
化学物质的表面张力测定正文：化学物质的表面张力测定化学物质的表面张力是指液体表面上分子间存在的一个相互作用力，它是液体表面在静平衡状态下能够抵抗外界压力的能力。
表面张力的测定对于许多化学领域具有重要意义，包括生物化学、材料科学等领域。
本文将介绍几种常见的测定表面张力的方法。
一、杜瓦诺等法杜瓦诺等法是一种常用的表面张力测定方法。
该方法利用杜瓦诺等方程，通过测量液滴的形状来计算表面张力。
首先，将待测液体滴入一容器中，使其形成一滴悬挂在容器口的液滴。
然后，通过变化容器口的尺寸，观察液滴的形状变化。
根据杜瓦诺等方程，可以推导出液滴的形状与表面张力间的关系。
通过测量液滴的形状参数，如直径和接触角等，可以计算出表面张力的数值。
二、浮力法浮力法是另一种常用的表面张力测定方法。
该方法利用浸泡在液体中的物体所受的浮力与表面张力的平衡关系来测定表面张力。
测定过程中，首先选取一个小而轻的物体，如铂经纬仪丝，将其浸入待测液体中。
通过测量物体在液面上浸没的深度，可以推导出物体所受的浮力大小。
由于物体所受的浮力与液体的表面张力之间存在着平衡关系，因此可以通过测量浸没深度来计算表面张力的数值。
三、气泡法气泡法是一种间接测定表面张力的方法，适用于较粘稠的液体。
该方法利用气泡在液体中的上升速度与表面张力的关系来测定表面张力。
测定过程中，首先要制备一个气泡发生器，使其能够稳定的产生气泡。
然后，将气泡放入待测液体中，观察气泡在液体中的上升速度。
通过测量上升速度，可以计算出表面张力的数值。
四、滴定法滴定法是一种基于液体的表面张力与溶液浓度的关系来测定表面张力的方法。
测定过程中，首先需要通过稀释液体，制备一系列不同浓度的溶液。
然后，利用滴定仪器将不同浓度的溶液滴入一容器中。
通过观察滴液在容器表面的扩散速度，可以判断液体表面张力的大小。
根据溶液浓度与表面张力的关系，可以计算出表面张力的数值。
总结：以上所介绍的几种方法是常用的测定化学物质表面张力的方法。
表面张力测定—最大压差法
表面张力测定最大压差法一、实验目的1.掌握最大压差法测定表面张力的原理及方法；2.测定正丁醇水溶液的表面张力，了解表面张力的概念及影响因素；3.学习Gibbs 公式及其应用。
二、实验原理由于净吸引力作用，处于液体表面的分子倾向于到液体内部来，因此液体表面倾向于收缩。
要扩大表面，就要把内部分子移到表面上来，这就要克服净吸引力做功，所做的功转变为表面分子的位能，所以表面分子总比内部分子多具有一定的能量，这多具有的能量叫表面能。
单位表面具有的表面能叫表面张力。
在一定温度、压力下纯液体的表面张力是定值。
但在纯液体中加入溶质，表面张力就会发生变化。
若溶质使液体的表面张力升高，则溶质在溶液相表面层的浓度小于在溶液相内部的浓度；若溶质使液体的表面张力降低，则溶质在溶液相表面层的浓度大于在溶液相内部的浓度。
这种溶质在溶液相表面的浓度和相内部的浓度不同的现象叫吸附。
在一定的温度、压力下，溶质的表面吸附量与溶液的浓度、溶液的表面张力之间的关系，可用吉布斯吸附等温式表示：Γ=-dcd RT c（2-1）若d σ/dc<0,溶质为正吸附；若d σ/dc>0，溶质为负吸附。
通过实验若能测出表面张力与溶质浓度的关系，则可做出σ-c 曲线，并在此曲线上任取若干个点作曲线的切线，这些切线的斜率就是与其浓度对应的d σ/dc ，将此值代入2-1式便可求出在此浓度时的溶质吸附量。
测定液体表面张力的方法有很多。
本实验采用最大压差法，测定装置如2-1。
测定时，将分液漏斗的活塞打开，使瓶内压力增加，气泡可通过毛细管。
从 浸入液面下的毛细管端鼓出气泡时，需要高于外部大气压的附加压力，以克服气泡表面张力。
此时附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式如下：ΔP=Rσ2 （2-2） 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，直到形成半球形，这时曲率半径与毛细管半径r 相等，曲率半径达最小值，这时附加压力达到最大值。
表面张力
实验十二 溶液表面张力的测定一、实验目的1、掌握最大气泡法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。
2、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量。
3、.了解气液界面的吸附作用，计算表面层被吸附分子的截面积及吸附层的厚度。
二、实验原理从热力学观点来看，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:(1)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。
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，表面张力发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。
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—表面吸附量，mol ·m -2；σ—表面张力，N ·m -1；c —溶液浓度，mol ·m -3；T —热力学温度，K ；R —摩尔气体常数，其值为8.314 J ·mol -1·K -1。
当<0时，Г>0称为正吸附；当>0时，Г<0称为负吸附。
吉布斯吸附等温式应用范围很广，但上述形式仅适用于稀溶液。
引起溶剂表面张力显著降低的物质叫表面活性物质，被吸附的表面活性物质分子在界面层中的排列，决定于它在液层中的浓度，这可由图12-1看出（图12-1中(1)和(2)是不饱和层中分子的排列，(3)是饱和层分子的排列）。
表面张力系数的测定实验报告
表面张力系数的测定实验报告一、引言（引言部分可以介绍表面张力的概念和重要性，以及测定表面张力系数的目的和意义）二、实验原理2.1 表面张力的定义（在这一部分可以详细解释表面张力的概念和其对液体性质的影响）2.2 表面张力系数的测定方法1.球法测定法2.悬滴法测定法3.比重法测定法2.3 实验所用仪器和试剂1.试验仪器：球法测定仪、悬滴法测定仪、比重测定仪2.试验试剂：去离子水、甲醇等三、实验步骤3.1 球法测定法的实验步骤1.准备实验器材，如球法测定仪、试验瓶等2.将试验瓶中装满去离子水活得其他试剂3.将试验瓶放入球法测定仪中，记录下实验环境条件4.通过测量实验瓶和球法测定仪的重量差来计算表面张力系数3.2 悬滴法测定法的实验步骤1.准备实验器材，如悬滴法测定仪、试验液等2.将试验液滴在悬滴法测定仪上，注意控制滴液量3.观察滴液在测定仪上的形态，记录下实验环境条件4.根据滴液的形态和重量来计算表面张力系数3.3 比重法测定法的实验步骤1.准备实验器材，如比重测定仪、试验液等2.将试验液倒入比重测定仪中，注意加入量的控制3.观察试验液的形态和重量，记录下实验环境条件4.通过测定试验液在不同条件下的密度来计算表面张力系数四、实验数据和结果（分别列出球法测定法、悬滴法测定法和比重法测定法的实验数据和计算结果）五、实验讨论（可以对实验结果进行讨论，分析不同测定方法的优缺点，并解释可能产生的误差来源）六、结论（根据实验结果和讨论部分的分析，得出关于表面张力系数测定的结论）七、参考文献（列出实验中所参考的相关文献）八、致谢（感谢支持和帮助过你实验的人）。
表面张力系数的测定实验报告
表面张力系数的测定实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量液体表面张力系数，掌握液体表面张力的概念及其测量方法。
二、实验原理1.液体表面张力的概念液体表面张力是指单位长度内液体表面所需的能量，它是由于分子间相互作用力引起的。
在液体中，分子间存在吸引作用，因此分子会向内聚拢；而在液体与外界相接触的表面上，由于没有上方分子的吸引作用，因此分子会向下聚拢。
这种内聚和外聚之间产生了一个平衡状态，即所谓的表面张力。
2.测定表面张力系数的方法（1）自由下落法：利用小球在液体中自由下落时所受到的阻力与重力平衡来测定表面张力系数。
（2）静水压差法：利用两个相距较近且水平放置的玻璃板之间形成水柱时所受到压强差来测定表面张力系数。
（3）环法：将一根环形线圈放入液体中，在环和液体交界处形成一个弧形截面，利用截面积和液体重量之间的关系来测定表面张力系数。
三、实验步骤及记录1.实验器材：环形线圈、容量瓶、电子天平、测微计、滴管等。
2.实验前准备：清洗器材，将环形线圈放入热水中加热至沸腾，使其表面完全湿润后取出晾干。
3.测定液体的密度：用容量瓶称取一定质量的液体，记录质量和容积，计算出液体密度。
4.测定环形线圈的质量：用电子天平称取环形线圈的质量。
5.测定液体对环形线圈的重力作用力：将干净且完全干燥的环形线圈悬挂在滴管上，并用滴管滴入一定数量的液体，使其完全覆盖住环形线圈。
记录此时液体重量和滴管内残留液体重量，并计算出所添加的液体重量。
6.测定环形线圈对液面所受到的支持力：将带有一定数量液体的容器放在水平台上，并将悬挂有一定数量残留液体的环形线圈轻轻放入液面上，记录此时环形线圈所受到的支持力。
7.测定表面张力系数：根据公式γ=2mg/πr，计算出表面张力系数γ。
四、实验结果分析1.实验数据记录：液体密度ρ=1.2g/cm³环形线圈质量m=0.5g添加液体重量m1=0.2g环形线圈所受支持力F=0.05N环形线圈半径r=0.01m2.计算过程：（1）计算液体重量m2=m+m1-残留液体重量；（2）计算环形线圈受到的重力作用力mg=m2g；（3）根据公式γ=2mg/πr，计算出表面张力系数γ。
表面张力测量标准方法
表面张力测量标准方法表面张力测量标准方法引言表面张力是液体表面不屈服于外部作用力下的抵抗能力，是液体界面现象中的重要参数之一。
准确测量表面张力有助于了解液体的特性，以及在不同应用领域中的应用。
本文将介绍一些常用的表面张力测量标准方法。
方法一：测量融合点•使用差显显微镜对两个液体滴在一起时的形态变化进行观察，当两个液滴融合成一个时，即表示液滴之间的表面张力为零。
•通过测量融合时间，可以计算出表面张力的大小。
方法二：比重法1.在一个圆筒中，加入待测液体和参考液体。
2.观察两个液体的交界面，并调整液体高度，使其达到平衡状态。
3.通过比较待测液体与参考液体的密度差异，计算出表面张力。
方法三：悬滴法1.将待测液体滴在一块平板上。
2.通过观察滴在平板上的液滴的形态，测定液滴的接触角。
3.通过接触角与表面张力之间的关系，计算出表面张力。
方法四：NPL标准法1.使用一个NPL标准样品进行实验。
2.将待测液体放置在一个表面张力计中。
3.通过比较待测液体与标准样品的表面张力值，计算出待测液体的表面张力。
方法五：破裂法1.将待测液体注入一个导管中，使其形成一定长度的液柱。
2.增加液柱的长度，直到液柱因表面张力无法继续支撑而破裂。
3.测量液柱的长度和破裂时间，通过计算可以得出表面张力。
方法六：气垫法1.将待测液体放置在一个特定形状的容器中。
2.通过向容器中注入空气，形成一个气垫。
3.测量气垫的形状变化，通过计算可以得出表面张力。
方法七：石田方法1.在一根附有标度的细管中，注入待测液体。
2.将细管中液体的一端放置在石田方法仪器上。
3.通过测量液体的升高高度，计算出表面张力。
结论以上介绍了几种常用的表面张力测量标准方法，包括测量融合点、比重法、悬滴法、NPL标准法、破裂法、气垫法和石田方法。
不同的方法适用于不同的实验条件和需求，实验者可以根据具体情况选择合适的方法进行表面张力的测量。
这些方法的应用有助于深入研究液体的界面现象，并在科学研究和工业应用中发挥重要作用。
物化实验报告-表面张力的测定
溶液中的吸附作用和表面张力的测定一、实验目的1、 掌握最大气泡法和滴重法测定表面活性物质正丁醇的表面张力, 并且利用Gibbs 吸附公式和Langmuir 吸附等温式测定正丁醇分子的横截面积。
训练学生利用毛细管和数字式微压测量仪以及滴重管测定表面张力的方法, 并通过曲线及直线拟合处理得到不同数据。
培养学生在实验中严谨的实验作风和态度, 并对学生的科研兴趣进行初步的指导。
二、实验原理物体表面分子和内部分子所处的境遇不同, 表面层分子受到向内的拉力, 所以液体表面都有自动缩小的趋势。
如果把一个分子由内部迁移到表面, 就需要对抗拉力而做功。
在温度、压力和组成恒定时, 可逆地表面增加 所需对体系做的功, 叫表面功, 可以表示为:W dA δσ'-=式中σ为比例常数。
σ在数值上等于当T 、p 和组成恒定的条件下增加单位表面积所必须对体系做的可逆非膨胀功, 也可以说是每增加单位表面积时体系自由能的增加值。
环境对体系作的表面功转变为表面层分子比内部分子多余的自由能。
因此, σ称为表面自由能, 其单位是焦耳每平方米（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。
从另外一方面考虑表面现象, 特别是观察气液界面的一些现象, 可以觉察到表面上处处存在着一种张力, 它力图缩小表面积, 此力称为表面张力, 其单位是牛顿每米（N/m ）。
表面张力是液体的重要特性之一, 与所处的温度、压力、浓度以及共存的另一相的组成有关。
纯液体的表面张力通常是指该液体与饱和了其本身蒸气的空气共存的情况而言。
2、 纯液体表面层的组成与内部层相同, 因此, 液体降低体系表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。
对于溶液则由于溶质会影响表面张力, 因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。
根据能量最低原则, 溶质能降低溶剂的表面张力时, 表面层中溶质的浓度应比溶液内部来得大。
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来得低, 这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫“吸附”。
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基础知识2第三讲表（界）面张力3.0 思考题（1）什么是表（界）面张力？降低表（界）面张力有什么意义？（2）简述：表面张力的测定方法（常用的有7种）及各自的适用范围。
（3）解释：毛细上升法、脱环法、滴重法、吊片法、最大气泡法、停滴法、悬滴法。
（4）写出Szyszkowski公式，指出其研究内容和用途。
（5）解释：表面张力曲线的最低点现象。
（6）什么是表面活性剂样品纯净与否的重要标志？（7）正、负离子表面活性剂混合会发生什么现象？为什么？（8）解释：表面活性剂降低水表面张力的能力、效率（9）什么是溶液的平衡表面张力、动表面张力？影响动表面张力的因素存在哪些定性规律？（10）什么是溶液表面张力时间效应？如何测定？影响因素？（11）简述：振荡射流法的基本原理。
（12）液液界面由哪些途径形成，是否自发进行？（13）解释：界面张力、界面自由能、界面张力曲线转折点。
（14）何谓“超低界面张力”？有何实际应用？简述旋滴法测定超低界面张力的基本原理。
3.1 基本概念1.界面、界面现象、界面张力（界面自由能）表面张力现象.A VI2.毛细上升法、脱水法、滴重法、吊片法、最大气泡法、停滴法、悬滴法（7种测定界面张力的方法）3.表面张力曲线的最低点现象4.振荡射流法5.Szyszkowski公式6.超低界面张力、旋滴法3.2 基本原理1.测定界面张力方法的原理（常用的7种方法）①毛细上升法②脱环法③滴重法④吊片法⑤最大气泡法⑥停滴法⑦悬滴法2.振荡射流法的工作原理。
3.应用“超低界面张力”技术解决注水油井后期石油开采的基本原理。
3.3 思考题参考答案（1）什么是表（界）面张力？降低表（界）面张力有什么意义？ 答：表（界）面张力是指由于液相表面分子受到的内部分子作用力大于外界气相（或另一相）分子的作用力而形成向内收缩的合力。
表面活性剂的许多应用都与降低液体的表（界）面张力的能力有关。
如起泡作用、润湿作用、铺展作用等，它们又衍生出许许多多的物理化学性质。
（2）简述：表面张力的测定方法及各自的适用范围。
答：液体表面张力的测定方法很多。
常见的如下：①毛细上升法。
将毛细管插入液体中，观察液体在管内上升或下降的情况，测定其接触角θ（若液体润湿管壁，则θ<900；若液体不润湿管壁，则θ>900），根据公式gh rργ∆=2（ρ为界面两侧密度差）求出γ值。
因为接触角θ的测量精度不够，所以该法只适用于θ=00时。
②脱环法。
又称为duN όuy 法。
将水平接触液面的圆环拉离液面过程中施加的最大拉力来推算液体表面张力γ，圆环被提拉时将带起一些液体形成液柱（重P=mg ），P 随提起高度增加而增加，但有一个极限，超过此值环与液面脱开。
有P=mg =2π'R γ+2π（'R +2r ）γ=4πγ（'R +r ）校正后得 )'(4r R FP +=πγ ，F 为校正系数，R ='R +r 为环的平均半径。
该法操作简便，但理论复杂，校正系数、方法带有经验性，结果受多种不易控制因素影响，结果不一定是平衡值。
③滴重法（滴体积法）。
液体自管口滴落时，液滴的大小与液体的密度和表面张力有关，液滴重量与管口半径及液体表面张力也有关。
液滴长大时先发生变形，形成细颈，再在细颈处断开，一部分悬挂液体滴落，一部分残留管口。
经校正，得Rg FV R Fmg ργ∆== 该法操作简便，对接触角无严格限制，结果准确，是测定液体表面张力最常用的方法之一。
但此法的表面平衡难以完全，使用校正系数时带有经验性。
④吊片法。
此法为Wilhelmy 在1963年首先使用。
是用片代替环测定从液面拉脱时最大拉力，以后改进为测定当片的底边平行液面并刚好接触液面时所受到的拉力。
计算公式为)(2d l f +=γ，f 为沿吊片一周作用的液体表面张力。
该法是最常用的方法之一。
完全平衡为其突出优点，其次是操作简便，不需要密度数据，也无须麻烦的计算。
现代化表面张力仪大多采用该法。
缺点是：液体必须很好润湿吊片，常用材料为铂金、玻璃、云母等。
⑤最大气泡法。
测定使惰性气体慢慢地通过插入液面的毛细管口出泡的最大压力，依此推算液体的表面张力2pr ∆=γ。
该法只适用于管口很细而且插入液面不深时，否则必须用Bashforth-Adams 方程求算曲率半径。
⑥停滴法。
在重力场中，停于水平表面上的液滴（简称停滴）或垂直悬挂的液滴（简称悬滴）将形成轴对称液面，由Bashforth-Adams 方程，得γρβ2gb ∆=，β是形状因子。
确定β值的方法较多，如：外形比较法、赤道参数法、等腰三角形法等。
各有优劣。
近年来已经借助计算机技术以方便计算。
⑦悬滴法。
也是一种液面外形法，是通过测定悬挂的液滴的外形参数，应用Bashforth-Adams 方程推算出液体的表面张力。
较有实用价值的是1937年Andreas 等提出的选面法。
计算公式为Hgd gb e 22ρβργ∆=∆=。
该法优点是：免除了对接触角的要求，可以远距离操作，便于特殊条件（例如高温、高压、特殊化学环境等）下测定液体的表面张力，而且容许随意长的平衡时间，并可用于粘性液体。
扩大了滴外形法的应用范围。
缺点是：对防震要求很高，否则难以得到正确的悬滴外形曲线。
（3）解释：毛细上升法、脱水法、滴重法、吊片法、最大气泡法、停滴法、悬滴法。
答：参阅题（2）。
（4）写出Szyszkowski 公式，指出其研究内容和用途。
答：Szyszkowski 公式为 )]1ln(1[0ac +-=βγγ ，这是一个经验公式。
式中，0γ为溶剂的表面张力，α和β是两个经验参数。
该公式表明了表面活性剂水溶液表面张力随溶液浓度变化的情况，即“表面张力—浓度关系”，通常采用c lg -γ曲线表示。
（5）解释：表面张力曲线的最低点现象。
答：即表面张力随浓度变化关系时常在临界胶团浓度（CMC ）附近出现最低值的现象。
这是由于溶液中存在高表面活性杂质的结果。
如果进行纯化，该现象可以消除。
一般来说，这些“杂质”是像十二醇一类的极性有机物。
（6）什么是表面活性剂样品纯净的重要标志？答：两个标志① 水溶液表面张力不存在最低值（实用标志）② 表面张力的时间效应（建议标志）（7）正、负离子表面活性剂混合会发生什么现象？为什么？ 答：两种现象①沉淀。
电性相反，互相结合，失去表面活性。
②结合生成更强的表面活性物质。
可以把液体的表面张力降得更低。
（8）解释：表面活性剂降低水表面张力的能力、效率答：表面活性剂降低水表面张力的特性包括两个方面：表面活性剂降低水表面张力的能力和效率。
其中，降低表面张力的能力是指该表面活性剂能把溶剂（通常是水）的表面张力降到的最低值，即该表面活性剂水溶液的最低表面张力，它大体是。
表面活性剂降低表面张力的效率则是指它把水的表cmc面张力降低到一定程度所需要的浓度。
Rosen建议用使水的表面张力降低20mN/m所需浓度的负对数pC20作为描述此特性的参数。
（9）什么是溶液的平衡表面张力、动表面张力？影响动表面张力的因素存在哪些定性规律？答：突然刮去某溶液的表面层，或使液面面积在极短时间内突然扩大，或者突然断裂一液柱，使新生成溶液/空气界面，立即观测溶液的表面张力随时间的变化情况，会发现在液面陈化过程中溶液的表面张力先随时间而降低（此时称动表面张力），一定时间后达到稳定值（此时称平衡表面张力）。
在实际应用中，时间因素有时具有决定性作用，它使液膜不容易收缩和破裂，使泡沫稳定、涂布均匀。
如果表面张力降低速度缓慢，赶不上液膜扩展和破裂的速度则不能发挥表面活性剂的效能。
一般规律：表面活性剂浓度越大，达到平衡表面张力的时间越短，虽然它的平衡表面张力较低。
（10）什么是溶液表面张力时间效应？如何测定？影响因素？ 答：存在动表面张力的现象又叫做表面张力时间效应。
测定方法是将测定平衡表面张力的方法稍加改动即可，但各有其适用范围。
一般，吊片法适用于时间效应缓慢的动表面张力；滴重法适用于中等时间效应的动表面张力；最大气泡法适用于0.01s 的时间效应；毫秒级（0.001s ）则多采用振荡射流法。
影响因素很多，常见的有无机盐、极性有机物杂质等。
（11）简述：振荡射流法的基本原理。
答：基本原理是：液体受力自毛细管口射出，形成射流，这时，气液界面在管口处开始形成，随射流移向远处。
显然，离喷口最近的射流表面的寿命最短，离喷口越远则寿命越长。
由于表面张力时间效应，射流各部位的表面张力随与管口的距离而异。
从而形成射流“振动”波。
表面张力越大，形成射流的波长越短。
得222253)542.11(2r r B q m πλργ++=，其中2)61)((2min max B r r r ++=，min max min max r r r r B +-=，ρπ2r q u m =， ud q r d t m ==ρπ2 。
使用该法需要先测定纯溶剂的表面张力随时间的变化结果。
（12）液液界面由哪些途径形成，是否自发进行？答：液液界面可以由粘附、铺展和分散等途径形成。
粘附是指良种液体进行接触，各失去自己的气液界面而形成液液界面的过程；铺展是指一种液体在第二种液体上展开，结果后者原有的气液界面被两者间的液液界面取代，同时形成相应的第一种液体的气液界面的过程；分散则是指一种大块的液体变成为小液滴的形式存在于另一种液体之中的过程，即乳化。
自动进行的条件是：粘附 0≤--b a ab γγγ铺展 0≤--b a ab γγγ分散 不可能自发进行。
（因为0>∆G ）（13）解释：界面张力、界面自由能、界面张力曲线转折点。
答：略。
（14）何谓“超低界面张力”？有何实际应用？简述旋滴法测定超低界面张力的基本原理。
答：通常把数值在0.01-0.1mN/m 的界面张力叫做低界面张力（最早在1926年由美国表面化学家Harkins 和Zollman 在研究盐对界面张力的影响时发现并报道），而达到0.001 mN/m 的界面张力叫做超低界面张力（1930s 后期Vonnegut 首先应用旋滴法测定），超低界面张力在增加原油采收率上有重要意义。
旋滴法测定超低界面张力的基本原理是：人为地改变原来重力与界面张力间的平衡，使平衡时的液滴的形状便于测定。
这可以通过使体系旋转，增加离心力场的作用而实现，再套用上面讲到的相应方法测定 。