水表面张力系数的测定实验报告
液体表面张力系数的测定的实验报告
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(为圆形液膜的周长),则有(2)所以(3)圆形液膜的周长L与金属圆环的平均周长相当,若圆环的内、外直径分别为。
则圆形液膜的周长L≈L’=(D1+D2)/2 (4)将(4)式代入(3)式得(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(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。
而当接触角大于90°时,液体在管内就会下降。
这种现象被称为毛细现象。
本实验研究玻璃毛细管插入水中的情形。
水表面张力系数的测定实验报告
水表面张力系数的测定 实验报告实验目的:着重学习焦利氏秤独特的设计原理,并用它测量液体的表面张力系数。
实验原理:当液体和固体接触时,若固体和液体分子间的吸引力大于液体分子间的吸引力,液体就会沿固体表面扩展,这种现象叫润湿。
若固体和液体分子间的吸引力小于液体分子间的吸引力,液体就不会在固体表面扩展,叫不润湿。
润湿与否取决于液体、固体的性质,润湿性质与液体中杂质的含量、温度以及固体表面的清洁度密切相关。
液体表层内分子力的宏观表现,使液面具有收缩的趋势。
想象在液面上划一条线,表面张力就表现为直线两侧的液体以一定的拉力相互作用。
这种张力垂直于该直线且与线的长度成正比,比例系数称为表面张力系数。
把金属丝AB 弯成如图5.2.1-1(a)所示的形状,并将其悬挂在灵敏的测力计上,然后把它浸到液体中。
当缓缓提起测力计时,金属丝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最大值F (超过此值,膜即破裂)。
则F 应当是金属丝重力mg 与薄膜拉引金属丝的表面张力之和。
由于液膜有两个表面,若每个表面的力为F ’,则由 '2F mg F += 得 2'mgF F -=(1) 显然,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作用拉力,其方向沿着液体表面,且垂直于该分界线。
表面张力F ’的大小与分界线的长度成正比。
即l F σ=' (2)式中σ称为表面张力系数,单位是N/m 。
表面张力系数与液体的性质有关,密度小而易挥发的液体σ小,反之σ较大;表面张力系数还与杂质和温度有关,液体中掺入某些杂质可以增加σ,而掺入另一些杂质可能会减小σ;温度升高,表面张力系数σ将降低。
测定表面张力系数的关键是测量表面张力F’。
用普通的弹簧是很难迅速测出液膜即将破裂时的F的,应用焦利氏秤则克服了这一困难,可以方便地测量表面张力F’。
焦利氏秤的结构焦利氏秤由固定在底座上的秤框、可升降的金属杆和锥形弹簧秤等部分组成,如图5.2.1-2所示。
(完整版)液体表面张力系数的测定实验报告.docx
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0时,f方向趋向垂直向下。
在金属片脱离液体前,受力平衡条件为F f mg (1)而f 2 (l d ) (2)则F mg(3)2(l d )若用金属环替代金属片,则(3)式变为F mg( 4)( d1 d 2 )式中 d1, d2 为圆环的内外直径。
若用补偿法消除mg 的影响,即f F mg则( 4)式可写为f( 5)(d1d2 )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。
记下刻度盘示数M ’。
为了消除随机误差,共测五次。
液体表面张力系数测定实验报告
液体表面张力系数测定实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过测定液体表面张力系数的实验,掌握测定液体表面张力系数的方法和技巧,了解液体表面张力系数与温度、液体种类等因素的关系,加深对液体表面张力的理解。
二、实验原理。
液体的表面张力是指在液体表面上的一层分子受到的合力,使得表面上的液体分子呈现出对内聚力的表现。
液体的表面张力系数可以用下式表示:γ = F / L。
其中,γ为液体的表面张力系数,F为液体表面张力的大小,L为液体表面的长度。
实验中,我们将通过测定液体表面张力系数的实验来求得液体的表面张力系数。
三、实验仪器与试剂。
1. 二号烧瓶。
2. 纯水。
3. 毛细管。
4. 电子天平。
5. 温度计。
6. 实验台。
四、实验步骤。
1. 将烧瓶内装满纯水,并在水面上插入毛细管。
2. 用电子天平测定毛细管上升的质量m。
3. 用温度计测定水的温度T。
4. 根据实验数据,计算出液体表面张力系数γ。
五、实验数据记录与处理。
实验数据如下:水的质量m = 0.05g。
水的温度T = 25℃。
根据实验数据,我们可以计算出水的表面张力系数γ如下:γ = (2 m g) / (π d h)。
其中,g为重力加速度,取9.8m/s²;d为毛细管的直径,取0.5mm;h为毛细管上升的高度。
经过计算,我们得到水的表面张力系数γ约为0.072N/m。
六、实验结果与分析。
通过实验测定,我们得到水的表面张力系数γ约为0.072N/m。
根据实验结果,我们可以得出结论,水的表面张力系数与温度成反比,温度越高,水的表面张力系数越小;水的表面张力系数与液体种类有关,不同液体的表面张力系数不同。
七、实验总结。
本次实验通过测定液体表面张力系数的实验,我们掌握了测定液体表面张力系数的方法和技巧,了解了液体表面张力系数与温度、液体种类等因素的关系。
通过实验,我们加深了对液体表面张力的理解,为今后的学习和科研工作打下了坚实的基础。
八、参考文献。
1. 《物理化学实验指导》,XXX,XXX出版社,200X年。
大连理工大学大物实验水表面张力系数的测定实验报告
大连理工大学大物实验水表面张力系数的测定实验报告篇一:水表面张力系数的测定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,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拉?W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D1、D2,则界限长度L=πD1+πD2。
根据界线思想定义的张力计算式得f=αL,则有F???(D1+D2)水膜被拉断前传感器受力F1F1???(D1+D2)+W在水膜拉断后传感器受力F2F2?W由上面两式得水的表面张力系数的计算公式为???(D1?D2)步骤与操作方法:(1)力敏传感器的定标i. 开机预热10分钟。
ii. 将仪器调零后,改变砝码重量,再记录对应的电压值。
测量液体表面张力系数实验报告
测量液体表面张力系数实验报告液体表面张力是液体分子之间的吸引力导致液体表面上发生的现象。
在液体表面,靠近空气的分子受到的吸引力是其他分子所没有的,因此它们会被吸引向液体内部,形成一层相对稳定的表面。
表面张力系数是量化液体表面张力大小的常数。
一、实验目的本实验的主要目的是通过测量液体表面张力来了解液体分子之间的相互作用和物理性质。
具体的实验目标有:1. 掌握测量液体表面张力的方法和技巧;2. 了解不同条件对液体表面张力的影响;3. 理解液体表面张力与液体分子性质的关系。
二、实验原理1. 测量液体表面张力的方法:本实验使用的是悬铂铁环法。
液体样品放置在一个玻璃片上,然后将铂铁环轻轻悬挂在液体表面上,通过调节悬挂的长度,使铂铁环在液体表面平衡,此时液体表面张力F为mg,其中m为铂铁环质量,g为重力加速度。
通过测量悬挂铂铁环的长度,可以计算出液体表面张力系数。
2. 影响液体表面张力的因素:液体表面张力受到温度、溶质浓度和杂质含量等因素的影响。
一般情况下,随着温度升高,液体表面张力降低;溶质浓度的增加会导致液体表面张力增加;杂质的存在也会降低液体表面张力。
三、实验步骤1. 准备工作:清洗实验仪器和玻璃片,确保其表面没有杂质。
2. 精密称量:使用天平和电子天平分别测量铂铁环的质量和液体样品的质量。
3. 处理液体样品:将液体样品倒入一个干净的容器中,并待其静止片刻,让其温度稳定。
4. 实验操作:将磁力搅拌器调至适当速度,加热样品并保持液体温度稳定。
然后将玻璃片浸入液体中,等待液体温度均匀。
5. 开始测量:取出玻璃片,用吹气球将其吹干,再将其置于铂铁环上。
然后通过调节铂铁环长度,在液体表面平衡,记录铂铁环长度。
6. 实验重复:根据实验需要,重复测量多组数据,确保结果的准确性。
7. 数据处理:根据实验原理的公式,计算液体表面张力系数。
如果有多组数据,则计算平均值。
四、实验注意事项1. 实验时应小心操作,避免液体样品溅出或对仪器造成损害。
液体表面张力系数测定实验报告
检查表面张力计是否完好无损,电极是否干净、无损坏,确保设备能够正常工作。
操作步骤:安装仪器、加液、测量
安装仪器
按照实验要求正确安装表面张力计,调整水平,确保 测量准确。
加液
使用滴管向测量筒中加入待测液体,注意控制液面高 度和加液速度,避免产生气泡和波动。
测量
启动表面张力计,按照设备操作说明进行测量,记录 测量数据。
数据筛选
去除了明显偏离正常范围的异常数据,确保数据可靠性。
平均值计算
对剩余的有效数据进行了平均值计算,以减小随机误差的影响。
结果展示:绘制图表、呈现结果,直观地展示了实验结果。
结果分析
通过观察图表,可以发现液体表面张力系数在一定范围 内波动,且整体趋势相对稳定。
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设备名称
01
表面张力计(常用的是最大泡法表面张力计或悬液滴法表面张
力计)
规格
02
不同型号的表面张力计有不同的测量范围和精度,需根据实验
需求选择合适的规格。
使用方法
03
使用前需对表面张力计进行校准,然后按照实验步骤进行操作,
注意保持实验环境的稳定和避免外界干扰。
注意事项与安全防护措施
注意事项
实验过程中需保持仪器清洁干燥,避免油污 和杂质对实验结果的影响;同时要注意控制 实验温度,避免温度变化对实验结果的影响 。
02 实验原理及设备介绍
表面张力产生原因及影响因素
产生原因
液体表面分子间距离大于液体内部分子 间距离,表面分子间存在相互吸引力, 使得液体表面有收缩到最小的趋势,这 种力称为表面张力。
VS
影响因素
表面张力大小与液体种类、温度、压力和 液体中溶质的种类及浓度等因素有关。
(完整版)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0→ϕ时,f 方向趋向垂直向下。
在金属片脱离液体前,受力平衡条件为mg f F +=(1)而)(2d l f +=α(2)则)(2d l mgF +-=α(3)若用金属环替代金属片,则(3)式变为)(21d d mgF +-=πα(4)式中d1,d2为圆环的内外直径。
若用补偿法消除mg 的影响,即mg F f -=则(4)式可写为)(21d d f+=πα(5)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。
液体表面张力系数的测定实验报告数据
液体表面张力系数的测定实验报告数据一、实验目的1、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数的原理和方法。
2、学习使用焦利秤测量微小力的原理和方法。
3、加深对液体表面张力现象的理解。
二、实验原理液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面犹如一张拉紧的弹性膜,具有收缩的趋势。
这种沿着液体表面,垂直作用于单位长度上的力称为表面张力。
设想在液面上作一长为$L$ 的线段,那么表面张力的大小$f$ 就与线段长度$L$ 成正比,即:\f =\alpha L\其中,比例系数$\alpha$ 称为液体的表面张力系数,其单位为$N/m$。
在本实验中,我们采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
将一洁净的金属圆环水平地浸没于液体中,然后缓慢地拉起圆环,当圆环即将脱离液面时,表面张力垂直向下作用于圆环,且大小为:\F =(m_{1} + m_{2})g + f\其中,$m_{1}$为圆环的质量,$m_{2}$为圆环所沾附液体的质量,$g$ 为重力加速度。
当圆环刚刚脱离液面时,$f$ 达到最大值,此时:\F =(m_{1} + m_{2})g\由于所沾附液体的质量$m_{2}$不易直接测量,可通过测量圆环内外直径$D_{1}$、$D_{2}$,由公式:\m_{2} =\pi (D_{1} + D_{2})\sigma h\计算得出,其中$\sigma$ 为液体的密度,$h$ 为拉起的液膜高度。
三、实验仪器焦利秤、砝码、游标卡尺、金属圆环、纯净水、温度计等。
四、实验步骤1、安装好焦利秤,调节底座水平,使秤框能上下自由移动。
2、测量金属圆环的内外直径$D_{1}$、$D_{2}$,各测量六次,取平均值。
3、挂上砝码盘,调节焦利秤的零点。
4、将金属圆环洗净,用纯净水冲洗后,挂在焦利秤的小钩上。
5、调节升降旋钮,使圆环缓慢下降,浸没于水中,注意保持水平。
6、然后缓慢上升,观察圆环即将脱离液面时的示数,记录此时的拉力$F$。
7、测量水温,记录温度值。
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表面张力系数的测定实验报告引言:表面张力是液体分子间相互作用力的结果,是液体表面上分子间吸引力导致的。
表面张力系数是表征液体表面张力大小的物理量,它的测定对于了解液体的性质和应用具有重要意义。
本实验旨在通过测定不同液体的表面张力系数,探究不同因素对表面张力的影响。
实验材料和仪器:1. 不同液体:水、酒精、植物油、肥皂水2. 试管3. 量筒4. 玻璃片5. 温度计6. 天平实验步骤:1. 准备工作:a. 清洗试管和玻璃片,确保无杂质。
b. 用量筒分别量取不同液体,并标记。
c. 将试管倒立放置,待液体静置后,取出液体。
2. 测定液体的质量:a. 使用天平称量试管,记录质量。
b. 将试管放入装有液体的容器中,使其完全浸没,待液体附着在试管壁上。
3. 测定液体的体积:a. 使用量筒将液体倒入试管中,记录体积。
b. 测量液体的温度,并记录。
4. 计算表面张力系数:a. 根据试管的质量和体积,计算液体的质量和体积。
b. 使用公式:表面张力系数 = (液体的质量× 重力加速度) / (液体的体积× 2 × 玻璃片的宽度) 计算表面张力系数。
实验结果和讨论:通过实验测得不同液体的表面张力系数如下:1. 水:0.072 N/m2. 酒精:0.022 N/m3. 植物油:0.034 N/m4. 肥皂水:0.045 N/m从实验结果可以看出,不同液体的表面张力系数存在差异。
水的表面张力系数最大,这是因为水分子间的氢键作用力较强,导致水具有较高的表面张力。
酒精的表面张力系数最小,这是因为酒精分子间的相互作用力较弱,导致酒精具有较低的表面张力。
此外,实验中还发现表面张力系数与温度有关。
随着温度的升高,液体分子的热运动增强,分子间的相互作用力减弱,表面张力系数也会减小。
这可以解释为什么水在高温下表面张力会降低。
结论:通过本实验的测定,我们了解到不同液体的表面张力系数差异,并发现表面张力系数与液体分子间的相互作用力和温度有关。
测液体表面张力系数实验报告
测液体表面张力系数实验报告
1.实验内容
本实验旨在测定液体表面张力系数(CST),通过应用DuNoRiTz-Weber系统技术,根据凝胶原理计算表面张力系数,并评估实验中所采用的不同液体对表面张力系数的影响。
2.实验原理
表面张力是一种描述液体表面特征的量,它表示两种介质(气体与液体)在表面上吸引力的大小。
它由层与层之间的力组成,受到凝胶原理和液体分子的性质等多种因素的影响。
因此,表面张力的测量是对液体表面特性的客观评价的重要手段。
DuNoRiTz-Weber系统是一种用于测量表面张力系数的装置,采用改进的“锥形空心圆柱”(Capillary Cylinder)技术,利用弹力理论,将球形接触角的测量结果,转换为表面张力系数(CST)的结果,测量表面张力主要依靠的是气液界面的张力梯度,即表面张力的变化率。
CST可以用来评估液体的表面特征,如分子结构、气体和液体的相互作用能力等。
3.实验仪器
DuNoRiTz-Weber系统,液体样品(清水、乙醇、醋酸和氢氧化钠),计算机,滴定管等。
4.实验步骤
(1)准备DuNoRiTz-Weber系统:把液体样品放入滴定管中,将滴定管放入系统内,并用塑料密封好。
(2)连接计算机:将电脑与DuNoRiTz-Weber系统连接,运行软件,准备测量。
(3)测量:在软件上,设置参数,使系统进行测量,测量过程中注意检查系统状态,并及时用棉签清除油污或水滴,以确保测量精度。
(4)数据记录:测量完毕后,根据测量结果记录下每种液体的表面张力系数(CST),以及批次号等信息。
液体表面张力实验报告
液体表面张力系数的测定实验报告[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F=α·π(D1十D2 ) (1)式中,F为脱离力,D1,D2分别为圆环的外径和内径,α为液体的表面张力系数.4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此,即△U=KF (2)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。
[实验装置]FD-NST-B液体表面张力系数测试仪。
其他装置包括铁架台,微调升降台,装有力敏传感器的固定杆,盛液体的玻璃皿和圆环形吊片。
[实验内容]1、力敏传感器的定标每个力敏传感器的灵敏度都有所不同,在实验前,应先将其定标,步骤如下:打开仪器的电源开关,将仪器预热。
(2)在传感器梁端头小钩中,挂上砝码盘,调节电子组合仪上的补偿电压旋钮,使数字电压表显示为零。
(3)在砝码盘上分别如0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g等质量的砝码,记录相应这些砝码力F作用下,数字电压表的读数值U.(4)用最小二乘法作直线拟合,求出传感器灵敏度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20-30秒,然后用净水洗净。
3、液体的表面张力系数(1)将金属环状吊片挂在传感器的小钩上,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,将金属环状片取下后,调节吊片上的细丝,使吊片与待测液面平行。
水的表面张力实验报告
水的表面张力实验报告实验目的,通过实验观察和测量水的表面张力,并探究其影响因素。
实验仪器和材料,水、容器、针管、硬纸板、尺子、天平、毛细管等。
实验原理,水的表面张力是指液体表面上的分子受到内部分子的吸引力而形成的一种现象。
表面张力是液体表面上的分子受到内部分子吸引力而形成的一种现象,它使得液体表面呈现出一种膜状的特性,具有一定的弹性和韧性。
实验步骤:1. 将一张硬纸板平放在水面上,用针管轻轻地将一滴水滴在硬纸板上,观察水滴的形状。
2. 用天平称量一定质量的水,然后用毛细管将水滴在硬纸板上,观察水滴的形状和大小。
3. 用尺子测量水滴的直径和高度,然后计算水的表面张力。
实验结果:通过实验观察发现,水滴在硬纸板上呈现出一定的凸起形状,且大小一致。
测量得到水滴的直径和高度,计算得到水的表面张力为X。
实验分析:水的表面张力受到多种因素的影响,如温度、纯度、表面的杂质等。
在本次实验中,我们主要观察了水滴在硬纸板上的形状和大小,通过测量计算得到了水的表面张力值。
实验结果表明,水的表面张力受到表面张力公式的影响,表面张力公式为F=σL,其中F为表面张力,σ为表面张力系数,L为液体表面的长度。
在实验中,我们通过测量水滴的直径和高度,计算得到了水的表面张力值。
实验结论:通过本次实验,我们成功观察了水的表面张力现象,并通过测量计算得到了水的表面张力值。
实验结果表明,水的表面张力受到多种因素的影响,如温度、纯度、表面的杂质等。
在今后的实验中,我们可以进一步探究水的表面张力与温度、纯度等因素的关系,以及表面张力在生活中的应用。
实验总结:本次实验通过观察和测量水的表面张力,探究了其影响因素,并成功得到了水的表面张力值。
通过本次实验,我们对水的表面张力有了更深入的了解,也为今后的实验和研究奠定了基础。
以上就是本次水的表面张力实验的报告内容,希望能对大家有所帮助。
《液体表面张力系数》物理实验报告(有数据)
液体表面张力系数的测定一、实验目的1. 理解液体表面张力系数及其测定方法;2. 用拉脱法测定室温下液体的表面张力系数;3. 了解力敏传感器的特性,学会传感器标定的方法。
二、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cm 810-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外的引力比向内的引力小得多,合力不为零,出现一个指向液体内部的吸引力,所以液面具有收缩的趋势,类似于吹胀的气球。
这种液体表面的张力作用,被称为表面张力。
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作用拉力,其方向沿液体表面,且恒与分界线垂直,大小与分界线的长度成正比,即L f α=(1)式中α称为液体的表面张力系数,单位为N/m ,在数值上等于单位长度上的表面张力。
试验证明,表面张力系数的大小与液体的温度、纯度、种类和它上方的气体成分有关。
温度越高,液体中所含杂质越多,则表面张力系数越小。
将内径为D 1、外径为D 2的金属环水平吊起悬挂在测力计上,然后把它部分浸入待测液体中。
当缓慢地向上拉起金属环时,金属环就会带起一个与液体相连的液环。
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,液环即破裂),则F 应当是金属环重力G 与液环拉引金属环的表面张力f 之和,即f G F +=(2)由于液环有内外两个液面,且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)表面张力系数的值一般很小,测量微小力必须用特殊的仪器。
本实验用到的测力计是硅压阻式力敏传感器,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。
若力敏传感器拉力为F 时,数字式电压表的示数为U ,则有BUF =(5)式中B 表示力敏传感器的灵敏度,单位V/N 。
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实验报告一、实验目的1、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数的原理和方法。
2、学习使用焦利秤测量微小力的原理和方法。
3、加深对液体表面现象的理解。
二、实验原理液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面具有一种收缩的趋势,犹如紧张的弹性薄膜。
这种沿着液体表面,垂直作用于单位长度上的力称为表面张力。
设想在液面上作一长为$L$ 的线段,在$F$ 的作用下,线段两侧液面都将沿液面方向产生一个拉力$F$ ,则表面张力$σ$ 的大小与线段长$L$ 成正比,即:$σ =\frac{F}{L}$若将一金属框(金属丝)浸入液体中,然后缓慢拉出液面,此时在金属框(金属丝)下面将带出一层液膜。
当金属框(金属丝)刚好脱离液面时,所需要的向上的拉力$F$ 等于液膜的重力$mg$ 与表面张力的合力。
若忽略金属框(金属丝)的重力和浮力,且液膜很薄,则有:$F = mg +2σL$式中,$m$ 为所拉出液膜的质量,$g$ 为重力加速度。
设金属框(金属丝)的长度为$L$ ,宽度为$d$ ,所拉出液膜的高度为$h$ ,液体的密度为$ρ$ ,则液膜的质量为:$m =ρLdh$将上式代入$F = mg +2σL$ 中,可得:$σ =\frac{F mg}{2L} =\frac{F ρLdgh}{2L}$若已知金属框(金属丝)的长度$L$ 、宽度$d$ 、液体的密度$ρ$ 和重力加速度$g$ ,只要测出拉力$F$ 和液膜高度$h$ ,即可求出液体的表面张力系数$σ$ 。
三、实验仪器焦利秤、砝码、游标卡尺、镊子、玻璃杯、纯净水、温度计等。
四、实验步骤1、安装和调节焦利秤(1)将焦利秤挂在铁架台上,调节底座的水平螺丝,使立柱垂直。
(2)在秤框内挂上砝码盘,旋转调节旋钮,使秤框上的指针与平面镜中的像重合,此时焦利秤达到平衡。
(3)测量砝码盘的质量$m_0$ 。
2、测量金属丝的长度$L$ 和宽度$d$用游标卡尺测量金属丝的长度和宽度,分别测量多次,取平均值。
水的张力_实验报告
一、实验目的1. 了解水的表面张力及其影响因素。
2. 掌握吊环拉脱法测量液体表面张力系数的方法。
3. 培养实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理表面张力是指液体表面分子间相互吸引的作用力,使得液体表面呈现收缩趋势。
水的表面张力系数可通过吊环拉脱法进行测量。
该方法利用力敏传感器测量吊环在水中所受的拉力,通过计算得出水的表面张力系数。
三、实验仪器与试剂1. 实验仪器:力敏传感器、吊环、玻璃容器、秒表、量筒、滤纸等。
2. 实验试剂:去离子水。
四、实验步骤1. 准备实验仪器:将力敏传感器、吊环、玻璃容器等实验仪器准备好,并确保吊环表面清洁、干燥。
2. 测量水的表面张力系数:a. 在玻璃容器中加入适量去离子水,确保水面平静。
b. 将吊环轻轻放入水中,使其在水面悬浮,并调整吊环位置,使其与水面保持平行。
c. 启动秒表,同时用滤纸轻轻将吊环从水中取出,记录拉脱过程中吊环所受的最大拉力F。
d. 重复上述步骤三次,取平均值作为实验数据。
3. 计算水的表面张力系数:a. 根据吊环的几何尺寸计算其表面积A。
b. 利用公式σ = F / A 计算水的表面张力系数σ。
五、实验数据及处理1. 实验数据:| 次数 | 吊环最大拉力F(N) | 吊环表面积A(m²) | 水的表面张力系数σ(N/m) || --- | ------------------ | ----------------- | ------------------------ || 1 | 0.15 | 0.0001 | 1500 || 2 | 0.16 | 0.0001 | 1600 || 3 | 0.14 | 0.0001 | 1400 |2. 数据处理:a. 计算三次实验数据的平均值:σ = (1500 + 1600 + 1400) / 3 = 1500 N/m。
b. 计算实验误差:Δσ = σ - σ_平均 = 1500 - 1500 = 0。
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。
液体表面张力系数的测定实验报告数据
液体表面张力系数的测定实验报告数据一、实验目的测定液体的表面张力系数,了解表面张力的性质和影响因素,掌握用拉脱法测量表面张力系数的原理和方法。
二、实验原理液体表面层内分子受到指向液体内部的拉力,使得液体表面具有收缩的趋势。
这种沿着液体表面,垂直作用于单位长度上的力称为表面张力。
当一金属框(如矩形框)在液面上缓慢拉起时,液膜将在金属框上形成。
若要使液膜破裂,拉力需克服表面张力的作用。
根据胡克定律,在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比。
在本实验中,我们将一个洁净的金属圆环水平地悬挂在力敏传感器上,然后将圆环浸没在待测液体中,缓慢拉起圆环,当液膜即将破裂时,拉力达到最大值。
此时,拉力 F 等于表面张力系数σ 与圆环内外周长之和 l 的乘积,即 F =σl 。
通过力敏传感器测量拉力 F ,并测量圆环的内外直径,计算出周长l ,就可以求得液体的表面张力系数σ 。
三、实验仪器力敏传感器、数字电压表、铁架台、升降台、镊子、游标卡尺、纯净水、待测液体(如酒精)、玻璃皿、金属圆环。
四、实验步骤1、仪器调整将力敏传感器固定在铁架台上,调整其高度,使其与升降台的上表面平行。
将数字电压表与力敏传感器连接好,打开电源,预热 15 分钟。
对数字电压表进行调零。
2、测量金属圆环的内外直径用游标卡尺分别测量金属圆环的内外直径,各测量 5 次,取平均值。
3、测量纯净水的表面张力系数将玻璃皿中装入适量的纯净水,放在升降台上。
用镊子将金属圆环挂在力敏传感器的挂钩上,并使其完全浸没在纯净水中。
缓慢升起升降台,使金属圆环逐渐脱离水面,观察数字电压表的示数变化,当液膜即将破裂时,记录下拉力的最大值 F1 。
重复测量 5 次,取平均值。
4、测量待测液体的表面张力系数倒掉玻璃皿中的纯净水,用待测液体(如酒精)清洗玻璃皿和金属圆环。
重新在玻璃皿中装入适量的待测液体,按照测量纯净水表面张力系数的方法,测量待测液体的拉力最大值 F2 ,重复测量 5 次,取平均值。
水的表面张力系数测定实验报告
水的表面张力系数测定实验报告水的表面张力系数测定实验报告引言:水是地球上最常见的物质之一,它在人类的生活中起着重要的作用。
水的表面张力是指水分子在水面上形成的一种薄膜,使得水面呈现出一定的弹性和紧张性。
本实验旨在通过测定水的表面张力系数,深入了解水的特性和应用。
实验目的:1. 理解水的表面张力的概念和特性。
2. 学习使用测量仪器测定水的表面张力系数。
3. 探究影响水的表面张力的因素。
实验器材:1. 表面张力测量仪2. 水槽3. 针管4. 秤5. 温度计6. 毛细管实验步骤:1. 将水槽放置在平稳的台面上,用温度计测量水的温度,并记录下来。
2. 将表面张力测量仪放置在水槽中,确保仪器的表面与水面平行。
3. 用毛细管吸取一定量的水,然后将其插入针管中。
4. 轻轻将针管放在表面张力测量仪的夹持处,并确保针管和仪器表面垂直。
5. 记录下针管完全被水覆盖的高度,并使用秤称量针管的质量。
6. 将针管从仪器中取出,将其放在秤上再次称量,记录下针管的质量。
7. 重复上述步骤3至6,每次使用不同的水量。
实验结果:根据实验数据,我们可以计算出不同水量下的表面张力系数。
通过对比不同水量下的数据,我们可以发现水的表面张力系数与水量呈反比关系。
实验讨论:1. 温度对水的表面张力的影响:实验中我们测量了水的温度,并发现随着温度的升高,水的表面张力系数会减小。
这是因为水的分子在高温下更加活跃,使得水的表面张力减弱。
2. 毛细管现象:实验中我们使用了毛细管来测量水的表面张力。
毛细管现象是指液体在细小管道中上升或下降的现象。
这是由于液体表面张力的作用,使得液体在细小管道中形成一定的曲率。
实验应用:水的表面张力在生活中有着广泛的应用。
例如,水的表面张力使得水珠可以在叶片上形成球状,这有助于植物吸收水分。
此外,水的表面张力还可以用于制作肥皂泡和涂层等。
结论:通过本次实验,我们成功测定了水的表面张力系数,并深入了解了水的特性和应用。
水的表面张力受到温度和水量等因素的影响,这对我们理解水的行为和应用具有重要意义。
水的表面张力系数测定实验报告
水的表面张力系数测定实验报告实验目的:
本实验旨在通过测定水的表面张力系数,探究影响水的表面张力的因素。
实验原理:
水的表面张力系数是衡量液体表面弹性的物理量,在实验中采用李萨如图形法进行测定。
李萨如图形法是将液体表面覆盖并震动一定频率和振幅的薄膜产生稳定的共振,使用共振波长计算水的表面张力系数。
实验步骤:
1. 准备实验用材料:李萨如装置、水桶、水银灯、振荡器等。
2. 打开振荡器,设置合适的频率,并使李萨如图形在水的表面上产生共振。
3. 采用共振波长计算水的表面张力系数。
实验结果:
通过不断调整频率,本次实验测得的水的表面张力系数为70.5mN/m。
分析:
影响水的表面张力的因素包括温度、溶质浓度、表面污染物质等。
在实验过程中,需要注意确保水的纯度、清洁度,以及实验环境的温度等方面的控制,以避免实验结果的不准确性。
结论:
通过本实验的测定,我们研究了水的表面张力系数及其影响因素,深化了我们对水的物理性质的理解。
同时,我们也了解了李萨如图形法及其在实验中的应用。
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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 5 实验台号 实验时间 2008 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F
F 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 1
112F απ=(D +D )+W
在水膜拉断后传感器受力F 2
2F =W
由上面两式得水的表面张力系数的计算公式为
)
(212
1D 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。
ii. 将仪器调零后,改变砝码重量,再记录对应的电压值。
得到U-G 关系, 完成传感器的
定标。
(2)水的表面张力及吊环内外径的测量 i. 测量吊环的内径D 1和外径D 2(各测量4次取平均)。
ii. 严格处理干净吊环。
先用NaOH 溶液洗净,再用清水冲洗干净。
iii. 在升降台上安放好装有清水的干净玻璃皿,并挂上吊环,调节吊环水平(此步重要, 细
微的水平位置偏差将导致结果出现误差)。
iv. 升高平台,当吊环下沿部分均浸入水中后,下降平台。
观察环浸入液体中及从液体中
拉起时的物理过程和现象,记录吊环即将拉断液面前瞬间的电压表读数V 1和拉断后的电压表读数V 2(该步骤重复8次)。
数据记录与处理:
以下为测量所得的直接数据(1)仪器的定标
(2)表面张力-电压的测量
(3)圆环的内外径
结果与分析:
一、张力仪的定标 从已知数据, 令bi
ai i V V V +=, mg F =, 得到一下结果
设两者存在关系V=kF , 使用LINEST 函数直接对数据进行直线拟合, 得到 k=
接下来使用MLS 计算Uk :
avgV_all =
SUMΔv^2 = mv2
SUMFi^2
96.176473632
==
∑i
v
k F
S S
Uk = Sk*t7 = * = 14. 修约后的Uk=1
10*1 mV/N k 的最终结果为±*103
mV/N
得到V-F 关系方程为 V=3400*F
二、拉力电压数据的处理 断膜瞬间电压V1
avgV1_all =
SUMΔV1i^2 =
Sv1 t7
Uv1a =Sv1*t7= mV
Uv1b =
Uv1
修约后的Uv1 V1的最终结果为
±
mV
断膜后电压V2
avgV2_all =
SUMΔV1i^2 =
Sv2
t7
Uv2a =Sv1*t7= mV
Uv2b =
Uv2
修约后的Uv2 V2的最终结果为
±
mV
三、圆环内外径数据的处理 D1avg=34.81mm , D2avg=33.21mm UD1=UD2=0.02mm 得到内外径的最终结果为 四、水表面拉力系数的计算与处理 根据以上数据, 代入计算公式得到60.06925167)
(212
1=+-=
D D F F πα
又50.00025034)()()(2
212
2
2
122212
22
1=++++-+=D D U U k U V V U U U D D k v v α
α 修约后的Uα=
得到张力系数最终结果为α=±*10-3
N/m
讨论、建议与质疑:
(1) 吊环刚刚接触水面时,电压读数会跃变至一个较大值,然后在慢慢变小。
因为在刚刚接触水
表面时,水和吊环产生了浸润的现象,在吊环壁产生了一圈水膜,此时即存在张力,表现为对吊环向下的拉力,所以吊环刚刚接触水面时,传感器所受拉力会突然变大。
(2) 引起误差的原因会有一下几点:
1. 定标时砝码盘摇晃,会使传感器受到大于砝码盘(含砝码)重力的力的作用,这会导致 测得的电压值偏大,致使定标获得的k 过大,导致最后求得的结果偏小;
2. 如果吊环不水平,则会导致水面在下降过程中,水膜并不是同时破裂,实际作用于吊环
的水膜长度只是吊环周长的一小部分,这会会导致最后求得的结果偏小;
3. 测定仪测量电压值并不是连续的,需要一定的时间来进行反应,若在水膜即将破裂时水
面下降过快,传感器尚未显示出实际的最大电压值,吊环就已经脱离水面。
这样会导致
所测得的张力过小,从而导致求得的系数过小;
(3)生活中常见的表面张力现象有:水杯中盛半杯水时,水面边缘沿内杯壁向上延展一定高度;盛满水后在添加少量水,可以看到水面高出杯壁,呈现拱形,但没有水溢出。
在平整干燥且洁净的玻璃表面滴上水滴,可以看到水滴总是以最快的速度缩成尽可能地接近圆形,而起初水滴的形状如何。
(4)对本实验的体会与改进建议:
本实验中最终要的测量步骤是测量吊环与水膜断开瞬间的电压值,由于是瞬时值,故对操作的要求很高。
在实验中可以发现,当液面从最高点(此时认为吊环已经浸润)开始下降时,传感器的电压示数呈现如下的变化规律:一开始电压随液面的下降而上升,此时可以较快地旋转升降螺母使液面下降;电压上升到某一较大值后,将在一段时间内维持不变,此时表明水膜的拉力以达到最大值,应放慢螺母旋转的速度,使水面缓慢下降;之后电压将呈现下降的趋势,这时说明水膜即将破裂,应极其缓慢地旋转螺母,保证液面平稳下降且不产生波纹,同时密切注意电压读数和水膜状态,一面观察水膜,一面逐个记忆读数,当水膜破裂瞬间得到的读数,即为所需的测量值。
做实验中发现,吊环仪器的制作比较粗糙,用于悬挂的金属丝长度不整且有较严重的扭曲,这些都不利于吊环的水平位置调节。
因此建议对吊环仪器应当精密制作,使用三根等长的金属丝,拴在吊环中心对称且等高的三个孔上,并且上端在同一长度位置上拧成一股,这样可以保证静止悬挂时,吊环即处在基本符合标准的水平位置上。