液体表面张力系数测定仪
表面张力系数的测定(实验报告)
实验三 表面张力系数的测定［实验目的］1. 学习FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪的使用方法；2. 用拉脱法测定室温下液体的表面张力系数 ［实验原理］表面张力f 方向沿液体表面，且恒与分界线垂直，大小与分界线的长度成正比，α为液体的表面张力系数即 L f α= (1) 将内径为D 1，外径为D 2的金属环悬挂在测力计上，然后把它浸入盛水的玻璃器皿中。
当缓慢地向上金属环时，金属环就会拉起一个与液体相连的水柱。
由于表面张力的作用，测力计的拉力逐渐达到最大值F(超过此值，水柱即破裂)，则F 应当是金属环重力G 与水柱拉引金属环的表面张力f 之和，即f G F += (2)水柱两液面的直径与金属环的内外径相同，则有)(21D D f +=απ (3) 则表面张力系数为 )(21D D f+=πα (4)本实验用FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪进行测量。
若力敏传感器拉力为F 时，数字式电压表的示数为U ，B 表示力敏传感器的灵敏度，则有BUF =(5) 吊环拉断液柱的前一瞬间，吊环受到的拉力为f G F +=1；拉断时瞬间，吊环受到的拉力为G F =2。
若吊环拉断液柱的前一瞬间数字电压表的读数值为U 1，拉断时瞬间数字电压表的读数值为U 2，则有BU U F F f 2121-=-= (6) 故表面张力系数为 BD D U U D D f)()(212121+-=+=ππα (7)［实验仪器］FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪、片码、铝合金吊环、吊盘、玻璃器皿、镊子 游标卡尺、纯净水、NaOH 溶液、电吹风 ［实验内容］1. 开机预热15分钟；2. 清洗玻璃器皿和吊环；3. 调节支架的底脚螺丝，使玻璃器皿保持水平；4. 测定力敏传感器的灵敏度①. 预热15分钟以后，在力敏传感器上吊上吊盘，并对电压表清零；②. 将7个质量均为0.5g 的片码依次放入吊盘中，分别记下电压表的读数U 0~U 7；再依次从吊盘中取走片码，记下读数U 7~U 0。
液体表面张力系数测定实验报告-液体表面系数实验报告
液体表面张力系数的测量【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。
【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fL （L 为圆形液膜的周长），则有2F mg L （2）所以2FmgL（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 ’=（D 1+D 2）/2 （4）将（4）式代入（3）式得12F mgD D （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 （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。
液体表面张力系数测量
2018/12/3
实验仪器
1、名称 液体表面张力系数测定仪 型号 FD-NST-1
2、砝码6个，每个质量0.500g
3、吊环: 挂环外径：3.500cm 挂环内径： 3.310cm
实验步骤
调节仪器水平（调三个水平调节螺母）； 调传感器高度和位置. 注意其水平。挂 上挂环后，让其处于升降台的中央；在 测量过程中不能变动。 挂上砝码托盘，调节电压表读数 （10.0—20.0mV间）. 实验完成后，检查砝码、镊子。请关电 源，到掉盘中水，收拾废纸。
水温：18 挂环内径：3.500cm 挂环外径：3.310cm
测定次数 U1（mV） 1 2 3 4 5 平均
U2 (mV)
思考与习题：
1、实验中用了什么方式测力？其基本原理是什么？ 2、水的表面张力系数与哪些因素有关？ 3、拉脱装置采用圆环相比其它形状有什么好处？ 4、拉脱装置若不干净，测量数据有什么变化？ 5、怎么判断测量中液面深度不一致对测量结果的影 响？ 6、怎么判断测量中拉脱装置圆环水平？ 7、表面张力系数系数测量除拉脱法，还可以用什么 方法
液体表面张力系数测量
一、实验内容 1) 标定力传感器的灵敏度； B=3.013×103 mV/N 2) 测量水的表面张力系数 水的表面张力系数=7.266×10-2 N/m
实验原理
方法和公式： 方法:拉脱法,毛细管升高法,液滴测重法 力传感器定标 : U FB A0 表面张力系数 测量公式:
注意事项
仪器开机需预热15分钟。 轻轻挂上吊环，必须调节好水平。 在旋转升降台时，尽量使液体的波动要 小。 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。
表面张力系数
实验二液体表面张力系数的测定（用拉脱法）本实验介绍拉脱法测定液体表面张力系数。
拉脱法是一种直接测定法。
实验目的1．了解液体的表面张力系数测定仪的基本结构，掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法，计算该传感器的转换系数K。
2．观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3.掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
实验仪器FB326型液体表面张力系数测定仪，游标卡尺。
FB326型液体表面张力系数测定仪是本实验所用主要仪器，主要组成有：底座；立柱；传感器固定支架；压阻力敏传感器；数字式毫伏表；有机玻璃液体容器（连通器）；标准砝码（砝码盘）；圆筒形吊环。
如图所示。
实验原理液体分子之间存在相互作用力，称为分子力。
液体内部每一个分子周围都被同类的其他分子包围，它所受到的周围分子的作用，合力为零。
而液体的表面层（其厚度等于分子的作用半径，约10 cm 左右）内的分子所处的环境跟液体内部的分子缺少了一半和它吸引的分子。
由于液体上的气相层的分子数很少，表面层内每一个分子受到向上引力比向下的引力小，－4）实验表明，α与液体种类、纯度、温度和液面上方的气体成分有关，液体温度越高，α值越小，液体含杂质越多，α值越小，只要上述条件保持一定，则α是一个常数，所以测量α时要记下当时的温度和所用液体的种类及纯度。
本实验的核心部分是准确测定mg F -，即圆筒形吊环所受到向下的表面张力，用326FB 型液体的表面张力系数测定仪测定这个力。
实验内容1．开机预热15分钟。
2．清洗有机玻璃器皿和吊环。
3．在有机玻璃器皿内放入被测液体。
4．将砝码盘挂在力敏传感器的钩上。
5．若整机已预热15分钟以上，可对力敏传感器定标，在加砝码前应首先读取电子秤的初读数0V （该读数包括砝码盘的重量），（注：对于加有调零装置的仪器，可以通过调节机箱后面的调零旋钮，使初读数为零）。
液体表面张力系数的测定
仪器使用注意事项
1． 金属吊环和盛待测液体的器皿须严格处理干净。 可用 NaOH 溶液洗净油污或杂质后， 用清洁水冲洗干净，并用热吹风烘干。 2．吊环水平须调节好，吊环倾斜会带来较大的误差。 3．仪器开机需预热 15 分钟。 4．在旋转升降台时，尽量使液体的波动要小。 5．工作室不宜风力较大，以免吊环摆动致使零点波动，影响测量。 6．力敏传感器使用时用力不宜大于 0.098N。过大的拉力传感器容易损坏。 7．实验结束须将吊环和玻璃器皿用清洁纸擦干，用清洁纸包好，放入干燥缸内。
思考题
1.实验中要求测量液膜即将拉断前一瞬间的电压值 U1 和拉断后的电压值 U 2 以得 到表面张力，为什么？ 2.实验过程中金属吊环不是水平拉出水面， 而是出现倾斜现象， 对实验结果有无影响？ 应如何避免？ 3.如果金属吊环沾有油污，对测量结果会产生什么样的影响？ 4.分析本实验的系统误差和随机误差，提出减少误差的改进方法。
3.12 液体表面张力系数的测定
液体表面张力是表征液体性质的一个参数，在表面物理、表面化学、医学等领域中有 重要的意义。测量液体表面张力系数的方法有多种，如拉脱法、毛细管法、滴定法等等。 本实验利用硅压阻式力敏传感器采用拉脱法测量。
实验目的
1.用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数； 2.了解硅压阻式力敏传感器的工作原理，学习力敏传感器的定标方法。
U KF
（3.12-3）
式中， 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。 实验中，液体表面张力可以由下式得到：
f (U 1 U 2 ) / K
(3.12-4)
K 为力敏传感器灵敏度，单位 V/N。U 1 , U 2 分别为即将拉断液柱时数字电压表读数以 及拉断时数字电压表的读数。
液体表面张力系数的测定 (2)
液体表面张力系数的测定
目的：
采用拉托法测量水的表面张力系数
器材：
液体表面张力系数测定仪、垂直调节台、硅压阻力敏传感器、铝合金吊环、吊盘、砝码、玻璃皿、镊子、游标卡尺
原理：
1、表面张力的大小和曲线的长度成正比
2、表面膜拉力大小：f=aΔl=а（2πr1+2πr2）=π（D1+D2）а
（D1、D2为圆环内外径，а为液面表面张力系数）
数字式电压表输出：F=（U1-U2）/B
（U1、U2为吊环拉断液柱前后电压表读数，B为力敏传感器灵敏度）
а=（U1-U2）/ [Bπ(D1+D2)]
步骤：
1、开机预热15分钟并清洗玻璃器皿和吊环
2、将砝码盘挂在力敏传感器的钩上，旋转调零旋钮调零。
在砝码盘依次加入
0.5g\1.0g\1.5g\2.0g\2.5g\3.0g和3.5g的砝码，并读出电压输出值。
用最小二乘法作直线拟合，求B
3、取下砝码盘和砝码，将吊环挂在力敏传感器的钩上。
玻璃皿内放入被测液体并将其安放在升降台上。
在测定a过程中逆时针转动升降台大螺旋帽使液面上升，当环下沿部分浸入液体中改为顺时针，观察环浸入液体的过程和现象。
记下拉断液柱面前一瞬的U1和拉断瞬间的U2。
实验九-液体表面张力系数的测定
实验九液体表面张力系数的测定液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数．测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一．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．用拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器要求较高，由于用拉脱法测量液体表面的张力约在1×10-3～1×10-2 N之间，因此需要有一种量程范围较小，灵敏度高，且稳定性好的测量力的仪器．近年来，新发展的硅压阻式力敏传感器张力测定仪正好能满足测量液体表面张力的需要，它比传统的焦利秤、扭秤等灵敏度高，稳定性好，且可数字信号显示，利于计算机实时测量，为了能对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解，在对水进行测量以后，再对不同浓度的酒精溶液进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随液体浓度的变化而变化的现象，从而对这个概念加深理解。
实验目的1．用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数2．学习力敏传感器的定标方法实验仪器DH607液体表面张力系数的测定仪，吊环，砝码盘，砝码，镊子，玻璃器皿实验原理测量一个已知周长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(1)式中，为脱离力，D1，D2分别为圆环的外径和内径，为液体的表面张力系数．测量金属片从待测液体表面脱离时需要的力，对金属环进行受力分析，液膜拉断之前金属环的受力表达式为:式中:F为向上的拉力, mg为金属环的重力,为液体的表面张力,为与竖直方向的夹角。
液膜拉断瞬间,,。
液膜拉断后有, 则(2)F可由硅压阻式力敏传感器测出，是此实验的关键。
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，所加外力与输出电压大小成正此，即U= K F (3)式中，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。
大学物理实验表面张力系数测定
3、整理仪器；
数据记录
数据处理1
图1 力敏传感器的定标
数据处理2
思考题
1、实验前为什么要对力敏传感器定标？
参考值
1、液体表面张力系数：
2、拉脱法测量液体表面张力系数：
3、力敏传感器测量拉力的原理：
4、表面张力的测量与公式推导：
4、表面张力的测量与公式推导：
4、表面张力的测量与公式推导：
实验器材
DH4607型液体表面张力系数测定仪； 力敏传感器； 0.0005kg砝码（7个）； 镊子； 砝码盘； 圆形吊环； 玻璃皿；
实验装置
实验步骤1
1、力敏传感器的定标： （1）接通电源，将仪器预热15分钟； （2）在传感器横梁端的小钩上挂上砝码盘，调节 调零旋钮（电子组合仪上的补偿电压旋钮）使数 字电压表示数为零（注意：调零后此旋钮不能再 动）； （3）在砝码盘中分别加入等质量mi（每个砝码 0.0005kg）的砝码，记录对应质量下的电压表读 书Ui，填入表1； （4）用作图法做直线拟合，求出传感器灵敏度K；
液体表面张力系数的测量
实验目的
1、用砝码对力敏传感器进行定标，计算该 传感器的灵敏度； 2、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数方 法； 3、学会双变量数据处理方法；
实验原理
1、液体表面张力系数： 2、拉脱法测量液体表面张力系数： 3、力敏传感器测量拉力的原理： 4、表面张力的测量面逐渐下降，
金属环片和液面间形成一环状液膜
拉液膜记数据
继续下降液面，测量出环状液膜拉断前 和拉断后一瞬间数字电压表读数值
接通电源将仪器预热15分钟挂物体电源在后面在传感器横梁端头小钩上挂上砝码盘调节调零旋钮使数字电压表显示为零000在砝码盘中分别加上等质量的砝码记录数字电压表的读数值将金属状吊片挂在传感器的小钩上观察环调节玻璃器皿下的升降台使其渐渐上升将环片的下沿部分全部浸泡于待测液体待测液体升降调节螺母反向调节升降台使液面逐渐下降金属环片和液面间形成一环状液膜拉液膜记数据继续下降液面测量出环状液膜拉断前和拉断后一瞬间数字电压表读数值
液体表面张力实验报告
2．用游标卡尺测量金属圆环
1
1
1
D1
D2
3．纯水的表面张力系数测量4.乙醇的表面张力系数测量
测量次数
U1/mV
U2/mV
测量次数
U1/mV
U2/mV
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
教师签名：
式中F为薄钢片所受外力；mg为薄钢片所受重力；l为薄钢片长度；d为薄钢片厚度。
实验中我们使用的是一个金属圆环，将它固定在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起圆环，当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差值f为
f =π（D1+ D2）α（5-3）
式中：D1、D2分别为圆环外径和内径，α为液体表面张力系数，g为重力加速度，所以液体表面张力系数为：
（T =24.3℃时水的表面张力系数为72.14×10-3N/m。）
乙醇的表面张力系数测量
测量次数
U1/mV
U2/mV
ΔU/mV
f/×10-3N
α/×10-3N/m
1
2
3
4
5
6
在此温度下乙醇的表面张力系数为×10-3N / m，相对误差为
（T =25.2℃时乙醇的表面张力系数为21.95×10-3N / m。）
误差分析：
1．所测液体不纯；2．升降台转动时液面存在波动；3．内外径测量存在误差；
4．吊环存在倾角；5.测量时温度与标准值的温度有所不同。
附：原始数据记录纸
1．力敏传感器上分别加各种质量的砝码，测出相应的电压输出值：
物体质量m/g
0.500
1.000
1.500
液体表面张力系数的测量
小相等，方向相反，分别作用在两部分液面
上。
实验表明: 表面张力的大小正比于线段
A
AB的长度。
f l f l
Bf
f
★表面张力系数定义1： f (N / m)
l
★表面张力系数定义2：
A
D
平衡时：
f 2 l
l
2l
f
*表面张力系数：
液体薄膜
f
2l
B
C
（1）表面张力系数是液体本身的固有性，与液体的种类相关。
计算灵敏度系数。
砝码质量mi /g 重力Fi (10-3N) 电压Ui /mV
0.500 4.897
1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 9.794 14.691 19.588 24.485 29.382 34.279
二、蒸馏水的表面张力系数的测定
1.环状金属吊片的内外直径的测量和清洁
数字电压表
调零旋钮
环状金属吊片
【实验原理】
1、表面张力的相关基础知识
1.1 表面与表面层： 液体表面: 液体与气体或固体的接触面。
液体表面层：液体表面下厚度等于分子作用球半径的一层液层。
r
r
r 108 m
water
1.2 生活中液体表面现象举例：
Water drop
液体具有尽可能缩小其表面的趋势，在宏 观上，液体表面就好像是一张拉紧了的弹性膜， 处在沿着表面的并使表面具有收缩趋势的张力 作用之下，这种张力叫做液体的表面张力。
开，不能使其过早地破裂，实验过程中不要使平台摇动而导致测量 失败或测量不准。 6. 使用力敏传感器时用力不大于0.098N。过大的拉力传感器容易损坏。 7. 实验结束后须将吊环用清洁纸擦干并包好，放入干燥缸内。
液体表面张力系数测定讲义
液体表面张力系数测定编者：黄彦【实验目的】（1）了解力敏传感器的原理和掌握其标定方法（2）了解液体表面的性质，用拉脱法测定液体表面张力系数。
【实验仪器】DH4607型液体表面张力系数测定仪，其它配置为：硅压阻力敏传感器1只，测试玻璃皿1只，配件盒（吊环1只，外径3.5cm，内径3.3cm，高0.8cm；砝码盘1只，0.5g砝码7只，镊子1个，水准泡1个），纯净水，NaOH溶液。
图1液体表面张力系数测定仪1.力敏传感器；2.吊环；3.玻璃器皿；4.升降螺丝；5.调节螺丝；6.底座；7.固定螺丝；8.数字电压表；9.调零旋钮【实验原理】1. 液体的表面张力液体与空气接触形成表面层，其厚度的数量级与分子力作用球半径的数量级相同。
由于表面层内液体分子受力情况不同于液体内部，使得液体表面具有一种不同于液体内部的特殊性质。
即液体内部相邻液体间的相互作用表现为压力，而液体表面相邻液面间的相互作用则表现为张力。
由于这种力的存在，引起弯曲液面内外出现压强差，以及常见的毛细现象等。
许多现象表明，液体表面有自动收缩的趋势。
这一事实可以通过以下实验进行观察和分析。
取一个钢丝制成的矩形框架如图2(a)，矩形的一边AB 可以在框架上自由滑动。
将框架浸入浓肥皂液后取出，框架上就会形成一个矩形肥皂膜ABCD ，用手轻轻扶住AB 两端，即加以外力F 外，液膜面积可保持不变。
如果除去外力，则见到液膜自动收缩如图2(b)。
在图2中，当AB 边保持平衡时，可以通过测定外力的大小来测出表面张力。
实验事实表明，表面张力f 的大小与液面的周界(或截线)长度l 成正比，即f l α= (1)(1)式中比例系数α称为表面张力系数（单位：N ⋅m -1），其数值等于液面上作用在每单位长度截线(或周界)上的表面张力。
注意在图2的实验中，因液膜有两个表面，所以钢丝A 、B 受力情况从横断面看如图2(c)所示，所以平衡时有222F f l AB αα===⋅外 （2）表面张力系数的大小主要由物质种类决定。
FD-NST-I液体表面张力系数测定仪液体表面张力系数测定仪液体表面
FD FD--NST NST--I I 液体表面张力系数测定仪液体表面张力系数测定仪液体表面张力系数测定仪一、概述概述FD-NST-Ⅰ型液体表面张力系数测定仪是一种新型拉脱法液体表面张力系数测定仪。
由复旦大学物理实验教学中心与上海复旦天欣科教仪器有限公司联合研制的新仪器与原测量仪器相比，具有以下三个优点：1）用硅压阻力敏传感器（又称半导体应变计）测量液体与金属相接触的表面张力，该传感器灵敏度高，线性和稳定性好，以数字式电压表输出显示。
2）用一定高度的薄金属环及金属片替代原细铂丝环或铂丝刀口，新的吊环不易变形，反复使用不易损坏或遗失。
3）吊环的外型尺寸经专门设计和实验试验，对直接测量结果一般不需要校正，可得到较准确可靠的结果。
因此本仪器测量液体的表面张力系数误差小，重复性好；有利于学生学习和掌握硅压阻力敏传感器的原理和方法。
本仪器是各类高校、中等专科学校物理实验和物理化学实验的理想优质仪器。
本仪器获得国家专利局颁发的专利金质奖。
二、仪器简介仪器简介液体表面张力系数测定仪主要由实验装置和数字电压表组成，如图1所示。
图1 液体表面张力系数测定仪装置说明：1. 调节螺丝 2. 升降螺丝 3. 玻璃器皿 4. 吊环 5. 力敏传感器 6. 支架 7. 固定螺丝8. 航空插头 9. 底座 10. 数字电压表 11. 调零旋钮三、技术指标技术指标1．硅压阻力敏传感器（1）受力量程：0—0.098N（2）灵敏度：约3.00V/N（用砝码质量作单位定标） （3）非线性误差：≤0.2%（4）供电电压：直流5-12伏2．显示仪器（1）读数显示：200 mV 三位半数字电压表（2）调零：手动多圈电位器（3）连接方式：5芯航空插头3．力敏传感器固定支架、升降台、底板及水平调节装置4．吊环：外径φ3.496cm、内径φ3.310、高0.85cm的铝合金吊环。
5．直径φ12.00cm玻璃器皿一套6．砝码盘及0.5克砝码7只。
实验一 液体表面张力系数的测定
实验一 液体表面张力系数的测定[目的]：1、学习用拉脱法测水的表面张力系数；2、观察测量过程的物理现象,并进行问题探讨；3、学会使用力敏传感器，学习传感器的定标方法。
[仪器与用具]:液体表面张力系数测定仪、定标砝码、卡尺。
[原理]:液体与气体接触处有一表面层，由于液体表面层中的分子与液体内部的分子所处的环境不同，使得表面层具有不同于液体内部的特殊性质。
表面张力f 是存在于液体表面上任何一条分界线两侧间的液体的相互拉力。
实验证明，表面张力“f ”的大小与拉起液面的周界长度“L ”成正比,则每个表面液膜拉起金属丝的表面张力为。
L f ⋅=σ﹍﹍[1]式中σ称为表面张力系数，单位为N/m 。
液体表面张力系数测定的关键是测量液体的表面张力f ,通过测出液膜即将破裂时的“F ”值来实现“f ”的测量。
我们实验室采用拉脱法测量液体表面张力系数。
提起液膜的是一金属环，把金属环浸，到液体中,当缓缓提起时,金属环就会拉出一层与液体相连的液膜，则拉力“F ”应当是金属环重力“mg ”与薄膜拉引金属环的表面张力之和，则:f mg F +=﹍﹍[2]考虑到金属环的内环和外环的周长，有：)(21φφπ+=L ﹍﹍[3]根据[1]、[3]式得：)(21φφπσ+=f ﹍﹍[4] 力敏传感器定标：通过不断加放砝码)(g m i ，测出相应的表头读数)(mv v i 。
i v 与质量i m 呈线性变化，采用直线拟合的方法求出力敏传感器的灵敏度B ，满足方程。
0Bm B ν=+﹍﹍[5]（仪器调零后00=B ）用最小二乘法进行直线拟合，灵敏度B 为：22ii i i i im v m v B m m ⋅-=-﹍﹍[6] B 的单位为mv g 。
实验中我们采取两次读取表头电压值的方法测量f ，1v 为即将拉断液膜时刻的表头读数（1v 表示f mg +），2v 为拉断后表头读数（2v 表示mg ），取其差值21v v -表示f 则：()312(10)f v v g B =-⨯ ﹍﹍[7]式中g 为重力加速度（贵州省都匀地区29.7829g m s =），单位2/s m ；B 为力敏传感器的灵敏度，单位为mv g ；f 的单位为N 。
液体表面张力系数的测量
的规律转换成便于测量和传输的信号的装置。电信号易于 处理，大多数的传感器是将是将物理量等信号转换成电信 号输出的。 （2）结构:由弹性梁和贴在梁上传感器芯片组成。
1.力臂固定点 2.硅力敏传感芯片 3.弹性梁 4.挂钩
（3）原理
灵敏度：传感器输出量增量与相应输入量增量之 比，单位为 mv/N。它表示每增加 1N 的 力，力敏传感器的电压改变量为 K mv。
（3）求出液体表面张力系数，与标准值进行比 较，并用不确定度表示测量结果。
实验仪器
力敏传感器；吊环；液体皿；数字电压表。
力敏传感器
固定螺钉
金属吊片 玻璃器皿
升降调节螺母 调节螺钉
数字电压表
� 2. 数据处理
� 自拟数据处理表格 � 已知条件：宁波地区重力加速度
g=9.794m/S2。 � （1）用作图法求得力敏传感器灵敏度K值。 � （2）求得液体表面张力系数，并用不确定度表
（4）用作图法求出传感器的灵敏度k。
2、环的测量与清洁
（1）用游标卡尺测量金属圆环的外径D1和内径D2 。 （2）环的表面状况与测量结果有很大的关系。实
验前应将金属环状吊片在NaOH溶液中浸泡2030秒，然后用净水洗净。
3、测量液体的表面张力系数
（1）将金属环状吊片轻轻挂在传感器的小钩上，把 盛有待测液体的玻璃容器放在升降台上，调节升降 台，将液体升至靠近环片的下沿，观察环状吊片下 沿与待测液面是否平行。如果不平行，将金属环状 吊片取下后，调节吊片上的细丝，使吊片与待测液 面平行。
实验内容
1、力敏传感器的定标 （1）接通数字电压表及直流电源，预热15分钟。保证
测力方向和传感器弹簧片的平面垂直。
液体表面张力系数测定仪(思考题)
液体表面张力系数测定仪
【思考题】
1．实验前，为什么要清洁吊环？
表面张力与水的纯净度有关.一般而言,水越纯净，就越接近其真实的表面张力.
若有油污和杂质符在吊环上面,而油污和杂质对生成的薄膜都造成一定影响, 试验中拉断液柱的高度也会改变，从而影响实验结果，所以要清洁吊环.
2．为什么吊环拉起的水柱的表面张力为f=(D1+D2)?
3．当吊环下沿部分均浸入液体中后,旋转大螺帽使得液面往下降，数字电压表的示数如何变化?
4。
表2的△U包含了被圆环所提起的液体重量对力敏传感器作用力所产生的电压输出部分，如果不考虑所提起的液体重量影响,该如何做呢？
5、液体表面张力系数的测定时为什么要预热
该仪器使用精密电子元件［电磁传感器，A/D转换电路，精密电阻和电容]制作，电路中的电子元件都有一个关键的技术参数[温度系数]就是元件通电工作时会
随着时间的延长而产生温度变化，温度的变化所产生的技术参数变化的误差越小越好。
电子元件在通电工作一段时间后，它的各项参数就基本可以稳定了，这时进行电子测量是最精确的。
所以，精密的电子测量仪器都需要通电预热时间的.
6、液体表面张力系数的测定实验中，铝合金吊环有一定高度，为什么测液体表面张力时
吊环浸入液体不宜太深
测表面张力时吊环是靠张力漂浮在液体上的。
如果浸没太深，会产生一部分浮力，使误差较大。
液体表面张力系数的测定的实验报告
大连理工大学大 学 物 理 实 验 报 告院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 201967025 实验台号 实验时间 2019 年 12 月 03 日，第15周，星期 三 第 5-6 节实验名称 水表面张力系数的测定教师评语实验目的与要求：（1） 理解表面张力现象。
（2） 用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。
主要仪器设备：FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪、砝码、镊子及其他相关玻璃器皿。
实验原理和内容：分子间的引力和斥力同时存在，它们以及它们合力的大小随着分子间的距离的变化关系如图所示对液体表面张力的理解和解释：在液体和气体接触的表面有一个薄膜，叫做表面层，其宏观上就好像是一张绷紧了的橡皮膜，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。
计算张力时可以做如下的假设：想象在表面层上有一条长度为L 的分界线，则界限两端的表面张力方向垂直于界限，大小正比于L ，即f=αL （α为液体表面张力系数）。
实验中， 首先吊环是浸润在水中的， 能够受到表面张力的拉力作用。
测定仪的吊环缓慢离开水面，将拉起一层水膜，并受到向下的拉力f 拉。
由于忽略水膜的重力和浮力，成 绩教师签字吊环一共受到三个力，即重力W 、液面的拉力f 拉、传感器的弹力FF f W =+拉试验中重力是常量，而与表面张力相关的拉力却随着水膜的拉伸而增大。
水膜被拉断前瞬间的f 拉，就是表面张力f 。
圆环拉起水膜与空气接触有两个表面层，若吊环的内、外直径分别为D 1、D 2,则界限长度 L=πD 1+πD 2。
根据界线思想定义的张力计算式得f=αL ，则有12F απ=（D +D ）水膜被拉断前传感器受力F 1112F απ=（D +D ）+W在水膜拉断后传感器受力F 22F =W由上面两式得水的表面张力系数的计算公式为)(2121D D F F +-=πα步骤与操作方法：（1）力敏传感器的定标i. 开机预热10分钟。
用焦利氏秤测定液体的表面张力系数
用焦利氏秤测定液体的表面张力系数焦利氏秤是一种专门用于测量液体表面张力系数的仪器。
其原理是基于拉脱法，通过测量液滴从毛细管中滴出时的力矩来计算表面张力。
下面将详细说明使用焦利氏秤测定液体的表面张力系数的步骤和可能的注意事项。
一、实验准备1.焦利氏秤：包括支架、尺子、砝码、滴定管、毛细管等部件。
在实验前需对所有部件进行检查，确保其清洁干燥，且无损坏。
2.待测液体：选择适当的液体进行测试。
要求液体的纯度高，无杂质，以减少误差。
3.其他设备：烧杯、吸水管、纸巾等。
二、实验步骤1.安装焦利氏秤：将支架放置在水平桌面上，然后依次安装尺子、砝码、滴定管和毛细管。
确保所有部件都安装牢固，无倾斜或摇晃。
2.准备待测液体：将待测液体倒入烧杯中，确保液体的纯度和清洁度。
3.毛细管插入液体：用吸水管将毛细管插入待测液体中，注意不要让液面超过毛细管的顶部，以免液体进入滴定管。
4.滴定开始：轻轻挤压滴定管，使液体从毛细管中滴出。
当液滴达到一定大小后，松开手，让液滴从毛细管中自然下落。
用纸巾擦拭滴定管下端的残留液体，以备下次使用。
5.数据记录：观察并记录液滴从毛细管中滴出时的力矩。
这可以通过测量砝码的移动距离来实现。
注意要记录多次测量得到的数据，以便后续分析。
6.计算表面张力：根据记录的数据，可以利用公式计算液体的表面张力系数。
公式为：γ = (mgh)/(2πR) 其中，γ为表面张力系数，m为液滴的质量，g为重力加速度，h为液滴的高度，R为毛细管的半径。
三、注意事项1.实验过程中要保持桌面水平，以免影响测量的准确性。
2.毛细管插入液体时要小心，避免产生气泡，否则会影响液体的表面张力测量。
3.在滴定过程中，要控制好液滴的大小，以便于观察和测量。
同时，要注意液滴下落的速度，这也可以反映液体的表面张力情况。
4.实验过程中要保证所有设备干燥清洁，避免杂质对测量结果的影响。
5.在数据记录过程中，要保证砝码的位置和测量尺的位置在同一水平线上，以减少误差。
实验二 液体表面张力的测定
实验二 液体表面张力系数的测定【实验目的】1. 了解硅压阻式力敏传感器的测量原理，以及用传感器将非电学量转化为电学量的方法；2. 掌握用拉脱法测量液体表面张力系数；3. 学会双变量数据处理方法。
【实验仪器】FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪；数字式毫伏表；游标卡尺；温度计；砝码（10）；氢氧化钠溶液；纯水（或乙醇、丙三醇等）；【实验原理】1.液体表面张力系数图2-1 液体表面张力示意图液体的表面，由于表层内分子力的作用，存在着一定张力，称为表面张力（图2-1），正是这种表面张力的存在使液体的表面犹如张紧的弹性模，有收缩的趋势。
设想在液面上有一条直线，表面张力就表现为直线两旁的液面以一定的拉力f 相互作用。
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 L α= （2-1） 比例系数α称为一条的表面张力系数，单位N/m 。
它的大小与液体的成分、纯度以及温度有关（温度升高时，α值减小）。
2.拉脱法测量液体表面张力系数：测量一个已知长度的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，从而求得表面张力系数的实验方法称为拉脱法。
若金属片为环状时，考虑一级近似，可以认为脱离力（即：表面张力）为表面张力系数乘以脱离表面的周长。
即：12()f D D απ=⋅+ （2-2） 得表面张力系数：12()f D D απ=+ （2-3） 其中，f 为拉脱力；D 1、D 2分别为圆环的外径和内径；а为液体表面张力系数。
3.力敏传感器测量拉力的原理：硅压阻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4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，电桥失去平衡，产生输出信号，输出电压与所加外力成线性关系，即：U K F =⋅ （2-4） 其中，K 为力敏传感器的灵敏度（mV/N ），其大小与输入的工作电压有关；F 为所加的外力；U 为输出的电压。
1.底座及调节螺丝2.升降调节螺母3.培养皿4.金属片状圆环5.硅压阻式力敏传感器及金属外壳6.数字电压表图2-2 液体表面张力测量装置对于本实验装置（图2-2），工作原理如下：（1）液膜被拉断前：cos F mg f θ=+ （2-5）拉断前瞬间，0θ≈，cos 1θ≈，即：F mg f ≈+；此时，数字电压表示数为U 1，则：1U F mg f K=+=。
【免费阅读】液体表面张力系数的测定实验报告
液体表面张力系数的测定一 实验目的1 学习用界面张力仪测微小力的原理和方法。
2 深入了解液体表面张力的概念，并测定液体的表面张力系数二 实验原理1 液体表面张力由于液体分子之间存在作用力，使每个位于表面层内的分子都受到一个指向液体内部的力，这就使每个分子都有从液体表面进入液体内部的倾向，所以液体表面积有收缩的趋势，在没有外力的情况下，液滴总是呈球形，致使其表面积缩到最小，这种使液体表面收缩的力叫做液体的表面张力。
2液体表面张力系数的测量原理图1如图1，将一表面洁净的矩形金属薄片浸入水中，使其底边保持水平，然后将其轻轻提起，则其附近液面呈现如图示的形状，则时，f 方向趋向垂直向下。
在金属片脱0→ϕ离液体前，受力平衡条件为（1）mg f F +=而（2）)(2d l f +=α则（3）)(2d l mgF +-=α若用金属环替代金属片，则（3）式变为无分兄和（4）)(21d d mgF +-=πα式中d1，d2为圆环的内外直径。
若用补偿法消除mg 的影响，即mgF f -=则（4）式可写为（5）)(21d d f+=πα即为液体表面张力系数。
三 实验仪器液体界面张力仪、标准砝码、环形测件、玻璃杯、镊子、纯净水、小纸片四 实验内容及步骤1 仪器调整。
调整仪器水平，刻度盘归零。
2调零。
将小纸片放在金属环上，调整调零旋扭，通过放大镜观察，指针、指针的像及红线三线重合。
3 绘制质量标准曲线分别在小纸片上放100mg 、300 mg 、500 mg 、700 mg 、 1000 mg 的砝码，记下对应的刻度盘的示数。
以所加砝码的质量作为横坐标，刻度盘的示数作为纵坐标，绘制质量标准曲线。
4 测量纯净水的表面张力系数调零。
用玻璃杯盛大约2/3的水，放在样品座上，调节样品座的高度，使金属环刚好浸过水面。
左手调节样品座下面的螺丝，使样品座缓慢的下降，右手调节蜗轮旋扭。
两手调节的同时，眼睛观察三线始终重合，直到环把水膜拉破为止。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
液体表面张力系数测定仪
【思考题】
1．实验前，为什么要清洁吊环
表面张力与水的纯净度有关.一般而言,水越纯净,就越接近其真实的表面张力.若有油污和杂质符在吊环上面，而油污和杂质对生成的薄膜都造成一定影响，试验中拉断液柱的高度也会改变，从而影响实验结果，所以要清洁吊环。
2．为什么吊环拉起的水柱的表面张力为f= (D1+D2)
3．当吊环下沿部分均浸入液体中后，旋转大螺帽使得液面往下降，数字电压表的示数如何变化
4.表2的△U包含了被圆环所提起的液体重量对力敏传感器作用力所产生的电压输
出部分，如果不考虑所提起的液体重量影响，该如何做呢
5、液体表面张力系数的测定时为什么要预热
该仪器使用精密电子元件[电磁传感器，A/D转换电路，精密电阻和电容]制作，电路中的电子元件都有一个关键的技术参数[温度系数]就是元件通电工作时会随着时间的延长而产生温度变化，温度的变化所产生的技术参数变化的误差越小越好。
电子元件在通电工作一段时间后，它的各项参数就基本可以稳定了，这时进行电子测量是最精确的。
所以，精密的电子测量仪器都需要通电预热时间的。
6、液体表面张力系数的测定实验中，铝合金吊环有一定高度，为什么测液体表面张力时
吊环浸入液体不宜太深
测表面张力时吊环是靠张力漂浮在液体上的。
如果浸没太深，会产生一部分浮力，使误差较大。