应用物理化学-最大压差法测表面张力-中国石油大学
物化实验报告6-最大气泡压力法测定溶液及表面张力
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.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。
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Г。
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）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。
2）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）在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管液体的表面张力时，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：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。
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，这时的曲率半径R和毛细管的半径r相等，曲率半径最小值，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：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。
物化实验报告 溶液中的吸附作用和表面张力的测定
最大气泡压力法测量溶液中的吸附作用和表面张力摘要：本实验采用最大气泡法测量液体的表面张力。
通过测量不同浓度下正丙醇的表面张力，计算吸附量，求出正丙醇分子的横截面积。
并探讨了表面张力的性质、表面吸附，加深对表面自由能的理解和表面活性剂的了解。
关键词：最大气泡法 表面张力 吸附 横截面积0. 引言在日常生活中, 我们对见到的一些现象可能已经习以为常，比如, 下过雨后, 我们可以见到树叶、草上的小水珠都接近於球形；不小心打碎了体温计后, 里面的水银掉到地上, 小水银滴也呈球形．其实这些现象都与表面张力有关．液体与气体相接触时, 会形成一个表面层, 在这个表面层内存在着的相互吸引力就是表面张力, 它能使液面自动收缩．表面张力是由液体分子间很大的内聚力引起的．处於液体表面层中的分子比液体内部稀疏, 所以它们受到指向液体内部的力的作用, 使得液体表面层犹如张紧的橡皮膜, 有收缩趋势, 从而使液体尽可能地缩小它的表面面积．我们知道, 球形是一定体积下具有最小的表面积的几何形体．因此, 在表面张力的作用下, 液滴总是力图保持球形, 这就是我们常见的树叶上的水滴按近球形的原因．表面张力与我们生活息息相关。
1、实验部分1．1实验原理：物体表面的分子和内部分子所处的境况不同，因而能量也不同，如图11－1，表面层的分子受到向内的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。
如要把一个分子由内部迁移到表面，就需要对抗拉力而作功，故表面分子的能量比内部分子大。
增加体系的表面，即增加了体系的总能量。
体系产生新的表面（∆A ）所需耗费功（W ）的量，其大小应与∆A 成正比。
－W =σ∆A (12－1) 如果∆A ＝1m 2，则－W ＝σ，即在等温下形成1m 2新的表面所需的可逆功。
故σ称为单位表面的表面能，其单位为N ·m -1。
这样就把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。
它表示表面自动缩小的趋势的大小。
应用物理化学-最大压差法测表面张力-中国石油大学
中国石油大学 化学原理〔二〕实验报告实验日期： 2014.10.24 成绩：班级：石工 学号： ： 教师：王增宝同组者：最大压差法测外表张力一、实验目的1.掌握最大压差法测定外表张力的原理及方法；2.测定正丁醇水溶液的外表张力，了解外表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的作用，处于液体外表的分子倾向于到液体内部来，因此液体外表倾向于收缩。
要扩大面积，就要把内部分子移到外表来，这就要克服净吸引力作功，所作的功转变为外表分子的位能。
单位外表具有的外表能叫外表张力。
在一定温度、压力下纯液体的外表张力是定值。
但在纯液体中加入溶质，外表张力就会发生变化。
假设溶质使液体的外表张力升高，则溶质在溶液相外表层的浓度小于在溶液相内部的浓度；假设溶质使液体的外表张力降低，则溶质在溶液相外表层的浓度大于在 溶液相内部的浓度。
这种溶质在溶液相外表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，溶质的外表吸附量与溶液的浓度、溶液的外表张力之间的关系，可用吉布斯〔Gibbs 〕吸附等温式表示：=-c d RT dcσΓ 式中：Γ—吸附量〔mol/L 〕；c —吸附质在溶液内部的浓度(mol/L )；σ—外表张力〔N/m 〕；R —通用气体常数〔/N m K mol ⋅⋅〕；T —绝对温度〔K 〕。
假设/0d dc σ<，溶质为正吸附；假设/0d dc σ>，溶质为负吸附。
通过实验假设能测出外表张力与溶质浓度的关系，则可作出c σ-曲线，并在此曲线上任取假设干个点作曲线的切线，这些曲线的斜率即为浓度对应的/d dc σ，将此值代入上式可求出在此浓度时的溶质吸附量。
测定液体外表张力的方法有许多种。
本实验采用最大压差法，测定装置如图 1。
图1 外表张力测定装置测定时，将分液漏的活塞打开，使瓶内压力增加，气泡即可通过毛细管〔要求它的尖嘴刚刚与液面接触〕。
从浸入液面的毛细管端鼓出空气泡时，需要高出外部大气压的附加压力，以克服气泡外表张力。
物化实验—表面张力的测定-最大气泡法.
物化实验—表⾯张⼒的测定-最⼤⽓泡法.实验13溶液表⾯张⼒的测定最⼤压⼒⽓泡法1 引⾔1.1实验⽬1.1.1 明确表⾯张⼒、表⾯⾃由能和吉布斯吸附量的物理意义。
1.1.2 掌握最⼤压⼒⽓泡法测定表⾯张⼒的原理和技术。
1.1.3 计算表⾯吸附量和吸附质分⼦的截⾯积。
1.2实验原理在液体内部，任何分⼦受周围分⼦的吸引⼒是平衡的。
可是表⾯层的分⼦受内层分⼦的吸引与受表⾯层外介质的吸引并不相同，所以，表⾯层的分⼦处于⼒不平衡状态，表⾯层的分⼦⽐液体内部分⼦具有较⼤势能，如欲使液体产⽣新的表⾯，就需要对其做功。
在温度、压⼒和组成恒定时，可逆地使表⾯积增加dA所需做的功为（1）⽐例系数表⽰在等温等压下形成单位表⾯所需的可逆功，其数值等于作⽤在界⾯上每单位长度边缘的⼒，称为表⾯张⼒。
纯物质表⾯层的组成与内部的组成相同，因此纯液体降低表⾯⾃由能的唯⼀途径是尽可能缩⼩其表⾯积。
对于溶液，由于溶质使溶剂表⾯张⼒发⽣变化，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，表⾯层溶质的浓度⽐内部的浓度低。
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。
显然，在指定的温度和压⼒下，溶质的吸附量与溶液的浓度及溶液的表⾯张⼒随浓度的变化率有关，从热⼒学⽅法可知它们之间的关系遵守吉布斯公式：（2）式中：为表⾯吸附量（）；为表⾯张⼒（）；为溶质的浓度（）；为热⼒学温度（K）；为⽓体常数（8.314）。
值可正可负，正值为正吸附，负值为负吸附。
显然，不仅能表明吸附的性质，⽽且其值还能说明表⾯吸附的程度：＝0表明⽆吸附现象；其值越远离0，表明吸附程度越⼤。
溶于液体中使表⾯张⼒降低的物质称为表⾯活性物质，反之，称为⾮表⾯活性物质。
在⽔溶液中，表⾯活性物质有显著的不对称结构，它是由极性（亲⽔）部分和⾮极性（憎⽔）部分构成的。
物理化学-实验三十二：最大泡压法测定溶液的表面张力
实验三十二 液体表面张力的测定一、实验目的1. 测定不同浓度的乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和乙醇分子的横载面积。
2. 了解表面张力的性质及表面张力和表面吸附量的关系3. 掌握最大泡压法测定溶液表面张力和表面吸附量的原理和技术。
二、原理液相与气相之间的界面层可看作是介乎液体与气体性质的第三相。
界面层分子受液体内部分子的吸引力远大于外部蒸气分子对它的吸引力，致使表面层分子受到向内的拉力使表面积趋于最小（球形），以达到受力平衡。
揭示表面层这一特征的方法很多, 最常用的为表面张力（surface tension, 用γ表示），或可定义为单位表面吉布斯自由能(surface Gibbs free energy ，用G ∆表示)。
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。
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(Gibbs)公式表示：P T CRT C ,)(∂∂-=Γγ 式中，Γ为表面吸附量(mol ⋅m -2)；γ为表面张力（J ⋅m -2）；T 为绝对温度（Ｋ）；C 为溶液浓度（mol ⋅L -1）；P T C ,)(∂∂γ 表示在一定温度下表面张力随浓度的变化率。
P T C,)(∂∂γ<0，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。
P T C,)(∂∂γ>0，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：KCKC+Γ=Γ∞1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。
中国石油大学华东-油田化学-表面活性剂的性能测定与评价实验报告
中国石油大学 油田化学 实验报告实验日期:成绩:班级: 学号:姓名: 教师:同组者:表面活性剂的性能测定与评价一、实验目的1.学会一种表面活性剂的表面张力的测定原理和方法，并掌握由表面张力计算临界胶束浓度（CMC ）的原理和方法，学习Gibbs 公式及其应用。
2.学会表面活性剂溶液与原油的油水界面张力的测定原理和方法，并掌握超低界面张力在三次采油中的作用原理。
二、实验原理表面活性剂分子是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物，当它们以低浓度存在于某一体系中时，可被吸附在该体系的表面上，采取极性基团向着水，非极性基团脱离水的表面定向，从而使表面自由能明显降低。
1.表面活性剂的表面张力及CMC 的测定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，则溶质在表面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。
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（Gibbs ）吸附等温式表示：dcd RT c σ-=Γ（1）式中：Г——吸附量（mol/L ）c ——吸附质在溶液内部的浓度（mol/L ） σ——表面张力（N/m ）R ——通用气体常数（N ·m/K ·mol ） T ——绝对温度（K ）通过实验若能测出表面张力与溶质浓度的关系，则可作出σ-c 曲线，并在此曲线上任取若干个点作曲线的切线，这些曲线的斜率即为浓度对应的d σ/dc ，将此值代入公式（1）可求出在此浓度时的溶质吸附量。
表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）是表面活性剂溶液非常重要的性质。
若使液体的表面扩大。
需对体系做功，增加单位面积时，对体系做的可逆功称为表面张力或表面自由能。
最大压差法测表面张力
中国石油大学（化学原理Ⅱ）实验报告实验日期： 2013年10月28日班级: 石工12-7 学号: 12021317 姓名: 郑超 教师: 王增宝 同组者: 李威昌 韦馨林实验二 最大压差法测表面张力一.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的作用，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。
要扩大面积，就要把内部分子移到表面来，这就要克服净吸引力作功，所作的功转变为表面分子的位能。
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（Gibbs ）吸附等温式表示： dcd RT c σ-=Γ （2-1）式中 Γ－吸附量（mol/L ）；c －吸附质在溶液内部的浓度(mol/L)； σ－表面张力（N/m ）； R －通用气体常数（N.m/K.mol ）； T －绝对温度（K ）。
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，则可作出σ－c 曲线，并在此曲线上任取若干个点作曲线的切线，这些曲线的斜率即为浓度对应的d σ/dc ，将此值代入2－1式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许多种。
本实验采用最大压差法。
测定时，将分液漏的活塞打开，使瓶内压力降低，气泡即可通过毛细管（要求它的尖嘴刚刚与液面接触）。
从浸入液面下的毛细管端鼓出空气泡时，需要高出外部大气压的附加压力，以克服气泡表面张力。
物理化学中表面张力的测量方法与应用
物理化学中表面张力的测量方法与应用表面张力，简单来说就是某种物质的表面呈现出的微观力学特性，它是交界处分子之间相互作用力的产物。
在物理化学领域，表面张力是一个十分重要的研究对象，因为它与很多物质的性质密切相关。
例如，液体表面张力的大小可以影响它的稳定性、光泽度、流动性以及在涂料、油漆、化妆品等各种工业领域的应用。
本文将介绍物理化学中表面张力的测量方法和应用。
一、环法测量法环法测量法是分析液体表面张力的一种古老但常用的测量方式。
其基本思想是根据液体静止在异形环表面的原理来测量液体的表面张力。
环法测量法需要一定的实验技巧和精度，通常需要进行多次测量求平均值，然后计算液体的表面张力。
二、降相压法测量法降相压法是现代物理化学中应用比较广泛的测量表面张力的方法之一。
该方法通过实验中降低液体与大气的接触面积，从而使液体表面发生凸起现象，通过对凸起高度测量来确定液体的表面张力。
这种方法较为准确，且操作相对简单，可以应用于多种液体的表面张力测量。
三、应用由于表面张力能够反映液体中分子间相互作用的强弱，常常被应用于多种领域的研究。
例如，测量液体表面张力可以用于估算大气湿度、优化化工加工参数以及开发新型液体表面技术等领域。
在医学和生物学领域，测量表面张力也具有很大的作用。
例如，在研究细胞膜时，表面张力的改变往往能够影响细胞膜的形状、钙离子的通道以及细胞内多种代谢过程。
此外，许多家用品和日化用品中也运用了表面张力的原理。
例如，洗衣液、洗碗液等清洁用品中含有高表面活性剂含量的成分，以减小水面张力来更好地清洁杂质和污渍。
此外，在食品和饮料生产中，通过调整添加剂的种类和浓度等可以控制产品的表面张力以达到理想的性质。
总之，表面张力的测量方法和应用十分的广泛。
这种物理现象的研究和应用已经深入到了物理化学领域以及生活的各个方面，其研究仍在不断深入和扩展。
最大压泡法测表面张力的原理
最大气泡法测定表面张力的实验步骤：
1、仪器准备，将表面张力仪器和毛细管洗净、烘干后依次接好；
2、进行仪器检漏实验，仪器不漏气时，可以进行下一步实验；
3、仪器常数的测量缓慢打开滴液瓶的滴液开关，调节滴液开关使精密数字压力计显示值逐个递减，使气泡由毛细管尖端成单泡逸出，当气泡刚脱离毛细管管端破裂的一瞬间，精密数字压力计上显示压力值，记录压力值，连续读取三次，取其平均值；
4、表面张力随溶液浓度变化的测定，按上述方法改变溶液的浓度分别测定各自的压力值；
5、实验完毕后，使系统与大气相通，关掉电源，洗净玻璃仪器；
6、实验成功。
最大压差法测表面张力
中国石油大学化学原理（二）实验报告实验日期： 成绩：班级： 学号： 姓名： 教师：同组者：最大压差法测表面张力一．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 G ibbs 公式及其应用。
二.实验原理由于净吸引力的作用，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。
要扩大面积，就要把内部分子移到表面来，这就要克服净吸引力作功，所作的功转变为表面分子的位能。
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（Gibbs ）吸附等温式表示：dcd RT c σ-=Γ （2-1） 式中 Γ －吸附量（mol/L ）；c －吸附质在溶液内部的浓度(mol/L)；σ －表面张力（N/m ）R －通用气体常数（N.m/K.mol ）T －绝对温度（K ）。
若dc ＜0,溶质为正吸附；若 /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，则可作出－c 曲线，并在此曲线上任取若干个点作曲线的 切线，这些曲线的斜率即为浓度对应的 /dc ，将此值代入 2－1 式可求出在此浓度时 的溶质吸附量。
测定液体表面张力的方法有许多种。
本实验采用最大压差法，测定装置如图2－1。
测定时，将分液漏的活塞打开，使瓶内压力降低，气泡即可通过毛细管（要求它的尖嘴刚刚与液面接触）。
从浸入液面的毛细管端鼓出空气泡时，需要高出外部大气压的附加压力，以克服气泡表面张力。
中国石油大学华东物理化学实验思考题
纯液体饱和蒸气压的测定1. 在停止抽气时,若先拔掉电源插头会有什么情况出现?答:会出现真空泵油倒灌。
2.能否在加热情况下检查装置是否漏气?漏气对结果有何影响?答:不能。
加热过程中温度不能恒定,气-液两相不能达到平衡,压力也不恒定。
漏气会导致在整个实验过程中体系内部压力的不稳定,气-液两相无法达到平衡,从而造成所测结果不准确。
3. 压力计读数为何在不漏气时也会时常跳动?答:因为体系未达到气-液平衡。
4.克-克方程在什么条件下才适用?答:克-克方程的适用条件:一是液体的摩尔体积V与气体的摩尔体积Vg相比可略而不计;二是忽略温度对摩尔蒸发热△vapHm的影响,在实验温度范围内可视其为常数。
三是气体视为理想气体。
5. 本实验所测得的摩尔气化热数据是否与温度有关?答:有关。
6.本实验主要误差来源是什么?答:装置的密闭性是否良好,水本身是否含有杂质等。
溶液表面吸附和表面张力的测定1.实验中,如果毛细管深入液面1mm会造成多大误差?答:2.实验中,为什么要尽量放慢鼓泡速度?答:若鼓泡速度过快,由于仪器反应时有一定的滞后性,会导致气泡的曲率半径达到与毛细管半径相等时,数字压力计上的示数还没显示到最大值就开始测量下一个气泡,导致测出的最大值偏小。
为了尽量测到气泡的曲率半径R与毛细管半径r 相等时的压差,所以应该放慢鼓泡速度,使气泡的曲率半径由最大逐渐减小直至毛细管半径r相等。
3.实验中,为什么要求从稀到浓逐个测定不同浓度溶液的表面张力?答:若从浓到稀,则实验仪器中的残留会增加下一次实验的溶液的浓度,从而影响测量结果;而如果从稀到浓,则影响相对较小。
如果不逐个测量,则相邻浓度相差较大;若逐个浓度测量,由于相邻浓度相差不大,每步由于稀释导致的的浓度误差可以忽略不计,实验更加精确。
4.解释c曲线的变化趋势。
答:变化趋势为:在浓度较小时,表面张力随着浓度的增加而降低的很快,后来表面张力随浓度的变化很小。
正丁醇分子的结构由极性部分(亲水性)和非极性部分(亲油性)组成。
物理化学(中国石油大学) 第十一章 界面现象
若要使小气泡存在，必须继续加热(T ↑，pg↑，
γ↓， ps↓)使小气泡内水蒸气压力等于或超过它应克服
的压力时，小气泡才可能产生，液体才开始沸腾。此 时液体的温度必然高于该液体的正常沸点，即液体产 生过热现象。 实验中为防止液体过热，常在液体中加一些素烧瓷 片或毛细管等物质。由于这些多孔物质的孔中储存有气 体，加热时，这些气体成为新相种子，因而绕过了极微 小气泡的困难阶段，使液体的过热的程度大大降低。
( x + dx) /( R + dz ) = x / R
' 1 ' 2
' 1 ' 2
→ dx = xdz / R1'
（2）
( y + dy ) /( R + dz ) = y / R
' → dy = ydz / R2 （3）
D' D A' A
x+ dx y+dy B' B R 1' O' R 2' C' C
——杨—拉普拉斯方程
R =R =R
' 1 ' 2
'
2γ pS = ' R
R ' → ∞, pS = 0 R > 0, pS > 0
'
对凸液面，曲率中心在液体内部，
曲面下液体多承受pS 力作用 对凹液面，曲率中心在液体外部， R
'
< 0, pS < 0
曲面下液体少承受pS 力作用
说明
①
p外是外界施加于液面上的总压力
等于温度不变时扩大单位表面积吸的热
T∂S δQ 一般增加表面积都是吸热的 即 δQ > 0 = ∂A ∂A ∂A
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。
物理化学实验报告-溶液中的吸附作用和表面张力的测定实验报告
实验十二溶液中的吸附作用和表面张力的测定摘要：本实验采用最大气泡压力法测定了液体表面张力，通过对不同浓度下正丙醇溶液的表面张力研究其和浓度之间的关系。
初步探讨了表面张力的性质、表面能的意义以及表面张力和吸附作用的关系。
关键词：吸附作用、表面张力、最大气泡法The measurement of the adsorption effect andsurface tensionAbstract：In this experiment, according to Gibbs formula and Langmuir equal-temperature equation, we apply the biggest bladder pressure method to research the relationship between the amount of absorption and the consistency of a substance in the solution besides the surface tension. The phenomenon show that the consistency of a substance in the surface of the solution is different from that inside is called absorption.Keyword：Surface tension, The biggest bubble pressure method, Absorption effect1. 序言物体表面的分子和内部的分子所处的境况不同，因此能量也不同，表面张力就是内部分子对表面分子的作用力，它是液体的重要属性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一面的组成等因素都有关。
对于溶液，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。
(最新版)大学化学实验报告(全)
(最新版)大学化学实验报告(全)化学原理Ⅱ实验王业飞吕开河葛际江戴彩丽焦翠于连香中国石油大学（华东）石油工程学院2019 年 2 月目录前言..........................................................................................1 实验一三组分相图的制备.............................................................3 实验二最大压差法测表面张力....................................................6 实验三溶胶的制备与电泳............................................................11 实验四无机电解质的聚沉作用与高分子的絮凝作用...........................16 实验五乳状液的制备、鉴别和破坏................................................20 实验六聚丙烯酰胺的合成与水解...................................................24 实验七聚合物分子量的测定---粘度法..........................................26 实验八原油/水界面张力测定（滴体积法）.......................................31 实验九聚合物综合性能评价.........................................................33 附录一苯－水的相互溶解度.........................................................35 附录二不同温度下水的密度、粘度和表面张力.................................36 附录三某些液体的密度...............................................................37 附录四不同温度时某些液体的表面张力..........................................38 附录五彼此相互饱和的两种液体的界面张力....................................39 附录六不同温度时水的介电常数...................................................39 附录七 722 型分光光度计 (40)1前言一. 化学原理（Ⅱ）实验的目的化学原理（Ⅱ）实验是化学原理（Ⅱ）课程的重要组成部分，其主要目的有以下四点：1. 了解化学原理（Ⅱ）的研究方法，学习化学原理（Ⅱ）中的某些实验技能，培养根据所学原理设计实验、选择和使用仪器的能力；2. 训练观察现象、正确记录和处理实验数据、运用所学知识综合分析实验结果的能力；3. 验证化学原理（Ⅱ）主要理论的正确性，巩固和加深对这些理论的理解；4. 培养严肃认真的科学态度和严格细致的工作作风。
最大泡压法测定溶液的表面张力实验报告
最大泡压法测定溶液的表面张力院系：化学化工学院班级：应用化学姓名: 苏肖肖学号：20115052032一、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.二、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=6.02×1023三、实验步骤1.配置溶液:用称重法粗略配制5%,10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%的乙醇水溶液各50ml待用。
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。
最大泡压法测定溶液表面张力实验报告
最大泡压法测溶液表面张力（物理化学实验报告）一.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和吸附层的厚度。
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。
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。
（如图一）图一液体内部和表面分子受力情况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。
2.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，温度越高，表面张力越小。
到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。
③ 液体的表面张力也与液体的纯度有关。
在纯净的液体（溶剂）中如果掺迚杂质（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。
3.弯曲液面下的附加压力静止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，在弯曲页面内外所受到的压力不相等。
如果页面是水平的，则表面张力也是水平的，当平衡时，沿周界的表面张力互相抵消，此时液体表面内外压力相等，而且等于表面上的外压力。
附加压力与表面张力成正比，它们之间的关系用拉普拉斯方程表示：Rp σ2=∆ 式中，Δp 为附加压力；σ为表面张力；R 为弯曲表面的曲率半径。
表面张力的测定——最大压差法
中国石油大学（化学原理Ⅱ）实验报告 实验日期： 成绩：班级： 石工 学号： 姓名： ： 王增宝同组者：实验二 表面张力的测定——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的作用，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作功，所作的功转化为表面分子的位能，所以表面分子总比内部分子多具一定的能量。
这多具有的能量叫表面能。
单位表面具有的表面能就叫表面张力。
在一定的温度、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内部的浓度不同的现象叫吸附。
在一定温度、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（Gibbs ）吸附等温式表示：Γ=-dcd RT c图1：实验原理简图测定时，将分液漏斗的活塞打开，使瓶内压力增加，起泡即可通过毛细管。
从浸入液面下的毛细管端鼓出空气泡时，需要高出外部大气压的附加压力，以克服气泡表面张力。
三、仪器与药品1、仪器最大压差法测表面张力装置一套，洗瓶，吸耳球。
2、药品正丁醇（分析纯），蒸馏水。
四、实验步骤1、用蒸馏水洗表面张力测定仪的外套管和毛细管，各分别洗3-4次，洗净后即可进行实验。
2、在外套管中加入蒸馏水，将毛细管插入外套管，塞紧塞子，并使毛细管尖端刚接触液面。
装好仪器，分液漏斗中装满自来水。
3、 打开分液漏斗的活塞，使分液漏斗中的水慢慢滴入广口瓶中，这时瓶内压力逐渐增加，气泡将通过毛细管端进入外套管。
4、测完蒸馏水的最大压差后，倒掉蒸馏水，用0.02mol/L 正丁醇洗两次外套管和毛细管，后加入该溶液，像测蒸馏水一样测该溶液的最大压差。
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中国石油大学 化学原理（二）实验报告实验日期： 2014.10.24 成绩：班级：石工 学号： ： 教师：王增宝同组者：最大压差法测表面力一、实验目的1.掌握最大压差法测定表面力的原理及方法；2.测定正丁醇水溶液的表面力，了解表面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的作用，处于液体表面的分子倾向于到液体部来，因此液体表面倾向于收缩。
要扩大面积，就要把部分子移到表面来，这就要克服净吸引力作功，所作的功转变为表面分子的位能。
单位表面具有的表面能叫表面力。
在一定温度、压力下纯液体的表面力是定值。
但在纯液体中加入溶质，表面力就会发生变化。
若溶质使液体的表面力升高，则溶质在溶液相表面层的浓度小于在溶液相部的浓度；若溶质使液体的表面力降低，则溶质在溶液相表面层的浓度大于在 溶液相部的浓度。
这种溶质在溶液相表面的浓度和相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、溶液的表面力之间的关系，可用吉布斯（Gibbs ）吸附等温式表示：=-c d RT dcσΓ 式中：Γ—吸附量（mol/L ）；c —吸附质在溶液部的浓度(mol/L )；σ—表面力（N/m ）；R —通用气体常数（/N m K mol ⋅⋅）；T —绝对温度（K ）。
若/0d dc σ<，溶质为正吸附；若/0d dc σ>，溶质为负吸附。
通过实验若能测出表面力与溶质浓度的关系，则可作出c σ-曲线，并在此曲线上任取若干个点作曲线的切线，这些曲线的斜率即为浓度对应的/d dc σ，将此值代入上式可求出在此浓度时的溶质吸附量。
测定液体表面力的方法有许多种。
本实验采用最大压差法，测定装置如图 1。
图1 表面力测定装置测定时，将分液漏的活塞打开，使瓶压力增加，气泡即可通过毛细管（要求它的尖嘴刚刚与液面接触）。
从浸入液面的毛细管端鼓出空气泡时，需要高出外部大气压的附加压力，以克服气泡表面力。
如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形的（图2）。
此时附加压力与表面力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式如下： 2P R σ∆=式中：P ∆—广口瓶滴水形成的附加压力；R —气泡的曲率半径；σ—表面力（N/m ）。
当气泡开始形成时，表面几乎是平的，这是曲率半径最大，随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这是曲率半径与毛细管半径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，直到气泡溢出。
图 2 气泡最小曲率半径示意图如果用图1装置，分别测出一种已知表面力的液体（例如水）和另一未知表面力液体（如正丁醇水溶液）的附加压力最大值，这时因为 R=r ，所以,112p r σ∆= （1）式中：1p ∆—已知表面力液体的最大附加压力；1σ—已知液体的表面力。
222p r σ∆= （2）式中：2p ∆—已知表面力液体的最大附加压力；2σ—已知液体的表面力。
因为两种液体的最大附加压力（即最大压差）是在同一仪器的同一毛细管测的。
所以，上两式的 r 是相同的，若将r 消去即得：2211p p σσ∆=⋅∆ （3） 因此，在同一温度下，只要测得ΔP 1、ΔP 2，再由温度查出已知表面力液体（水）的表面力；即可由公式（3）求出未知液体的表面力。
三、实验仪器与药品1．仪器最大压差法测表面力装置一套，洗瓶，吸耳球。
2．药品正丁醇（分析纯），蒸馏水。
四、实验操作步骤1．用洗液洗表面力测定仪的外套管和毛细管。
方法是在外套管中放入少量洗液，倾斜转动外套管，使洗液与外套管接触（注意不要让洗液从侧管流出）。
再将毛细管插入，这时保持外套管倾斜不动，转动毛细管，使洗液与毛细管接触，再用洗耳球吸洗液至毛细管，洗毛细管壁。
用完的洗液倒回原来瓶中，然后用自来水充分冲洗外套管和毛细管，最后用蒸馏水冲洗外套管和毛细管各三次，即可进行下面实验。
2．在外套管中放入蒸馏水（作为已知表面力的液体，其表面力见附录二），将毛细管插入外套管，塞紧塞子，并使毛细管尖端刚碰到液面。
如果外套管中液体稍过量，则可用吸耳球将液体吸到毛细管中，将液体移出。
通过调节，使毛细管尖端刚碰到液面。
3．关闭滴液漏斗下活塞，在分液漏斗加入自来水。
按照图1将表面力测定装置管线流程接上。
4．打开精密数字压力计电源，然后打开漏斗上活塞，将管线压力放空。
按精密数字压力计的采零键，是精密数字压力计的示数置零。
5．关闭滴液漏斗上活塞，打开分液漏斗的活塞，使分液漏斗中的水慢慢滴下，这时气泡将通过毛细管端冒出。
从精密数字压力计上读取最大压差值，重复读取三个数值，将数据记录在实验记录纸上，取平均值。
6．测完蒸馏水的最大压差后，倒掉蒸馏水，用0.02mon/L 的正丁醇洗一次外套管和毛细管两次，然后再加入该溶液，按照测蒸馏水的最大压差一样，测定该溶液的最大压差。
依次测得0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35mol/L 的正丁醇溶液的最大压差。
（注意：每更换一次溶液，都应用待定液洗外管套管和毛细管）。
7．记录实验温度。
五、实验数据处理1.由附录一查出实验温度下蒸馏水的表面力。
答：当室温T=21C 时，查附录一可知2（H O ）=72.59mN m σ⋅ 2.由公式2211p p σσ∆=⋅∆计算出不同浓度正丁醇溶液的表面力，用表格的形式列出计算结果，并取一组数据附一计算实例。
室温：21 C正丁醇mol/L压力（Pa ）H 2O 0.02 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 P 1 349 331 307 287 263 235 222 214 197 P 2 348 327 308 283 262 235 222 213 197 P 3 349 334 307 287 266 236 222 215 197 p348.7 330.7 307.3 285.7 263.7 235.3 222.0 214.0 197.0σ（mN/m ） 72.5968.84 63.97 59.47 54.89 48.98 46.21 44.54 41.01表1 最大压差法测定表面力实验记录表解：查得实验温度下蒸馏水的表面力为72.59mN/m 以0.20mol/L正丁醇为例：由公式可得22112235.372.59348.748.98(mN m)ppσσσ∆=⋅=⨯∆=⋅以此为例，可得到表1中数据。
3.以表面力为纵坐标，以浓度为横坐标，在坐标纸上画出正丁醇溶液的cσ-图。
图3 294K时正丁醇的cσ-图4.在cσ-图上选若干点，作不同浓度曲线时切线，依Gibbs公式=-c dRT dcσΓ求出相应的表面吸附量；并在坐标纸上画出正丁醇溶液的吸附等温线。
根据拟合曲线公式：计算出在0~0.35mol各点的切线的斜率以c=0.20mol/L 数据为例计算。
可知，在c=0.20mol/L处的切线斜率为-0.078438，又因为T=21+273=294K，60.2=-(0.078438)8.3142946.41810(/)c dRT dcmol Lσ-Γ=-⨯-⨯Γ=⨯C(mol/L)0.02 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35Г(10-6mol/L)1.1072.575 4.502 5.784 6.418 6.406 5.747 4.441图4 294K时正丁醇的cΓ-图六、思考题1.实验中，如果毛细管深入液面 1mm 会造成多大误差？答：如果毛细管深入液面1毫米，会使附加压力增大。
根据公式P ghρ=，得到增加的附加压力为P=9.8Pa。
2.实验中，为什么要尽量放慢鼓泡速度？答：因为仪器有一定的反应时间，让气泡生成速度放慢从而较准确读出最大值，鼓泡过快可能会使读出的数不是最大值会造成实验测量误差。
3.实验中，为什么要求从稀到浓逐个测定不同浓度溶液的表面力？答：为了减少由于残留正丁醇的影响而造成的实验误差，使实验更加的准确。
4.解释cσ-曲线的变化趋势。
答：随浓度的增加表面力逐渐减小，并且切线斜率随着浓度的增大而逐渐减小，切线方向最终逐渐趋于水平，最后曲线无限趋近于直线稳定。
5.实验中，影响表面力测定准确性的因素有哪些？答：影响表面力准确性的因素主要有仪器的气密性是否良好，毛细管与液面是否刚刚接触，室温的大小，溶液浓度是否准确，实验开始前是否去除上次实验残留药品的影响，气泡冒出时是否缓慢。
七、总结实验中学习了最大压差法测定表面压力的方法，通过实验，可以观察到许多细节，有利于理论知识的学习。
实验中应该注意的有，每次实验前要用下次实验的试剂反复润洗毛细管与外套管，去除上次实验残留药品的影响；调节毛细管与液面的接触距离时，一定要确保与毛细管与液面刚刚接触；在调节气泡冒出时要让其缓慢冒出，以增加读取最大值的准确性。