测定蔗糖溶液和水的表面张力系数并比较

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液体表面张力系数与温度的关系的实验研究

第３２卷Ｖ０１＿３２
第４期
ＮＯ．４
西南师范大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）
文章编号：１０００—５４７１（２００７）０４—０１１５—０４
２００７年８月Ａｕｇ．２００７
液体表面张力系数与温度的关系的实验研究
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌｉｑｕｉｄｓｕｒｆａｃｅｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｈｒｏｕｇｈａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｕｓｅｄｔｈｅｓｔａｎｄｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅｈｏｔｓｐｏｒｔｔｏｓｅｔｏｕｔｔｈｅｍｅｍｂｅｒ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｓｕｒｆａｃｅｔｅｎｓｉｏｎｏｆｌｉｑｕｉｄｉｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｑｕｉｄ；ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｕｒｆａｃｅｔｅｎｓｉｏｎ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
庭导热材料，并装上温度传感器．半导体制冷器
胖和温度传感器与温度控制器相连，从温度传感器
撇处理器
探头（Ｉ。Ｍ３３５）采集来得温度信号与温度控制器上
设定的温度进行比较，来决定温度控制器的输
出，从而改变半导体制冷器的工作方式，达到精确控制液体温度的目的（图１）．
图１液体温度控制原理图
２）在金属器皿底部装一放水阀门，控制阀门使液面下降，最终使液膜拉断，由于控制水流速度比较容
参考文献(5条) 1.沈元华.陆申龙基础物理实验 2003 2.杨述武普通物理实验 2000 3.李椿.章立源.钱上武热学 1991

不同蔗糖溶液浓度对表面张力影响的实验研究

不同蔗糖溶液浓度对表面张力影响的实验研究
实验研究表明：不同蔗糖溶液浓度对表面张力有不同的影响。

本实验用纯净水为基液，基液的溶液浓度为0%。

在0%的基液溶液浓度的基础上，分别添加2%、4%、6%、8%、10%等五种不同蔗糖溶液，用量秤准确称取各添加蔗糖溶液，再将各蔗糖溶液充分混合均匀后，在室温测定每种蔗糖溶液的表面张力，每种蔗糖溶液浓度的表面张力测量三次，计算结果后取平均值。

经观察，不同蔗糖溶液浓度的表面张力越高，表面张力越大。

当添加2%蔗糖溶液时，表面张力为22.5mN/m；当添加4%蔗糖溶液时，表面张力为24.5mN/m；当添加6%蔗糖溶液时，表面张力为27.5mN/m；当添加8%蔗糖溶液时，表面张力为30.5mN/m；当添加10%蔗糖溶液时，表面张力为34.5mN/m。

结果表明，随着蔗糖溶液浓度的增加，溶液的表面张力也会随之增大；这说明蔗糖溶液的表面张力与浓度的增长成正比关系。

因此，当蔗糖溶液的浓度提高时，其表面张力也会相应增大，实验结果显示，当添加10%的蔗糖溶液浓度时，该溶液的表面张力达到了最大值，即34.5mN/m；而当比例1:1混合10%蔗糖溶液与90%纯净水时，溶液表面张力也会相应降低。

综上，不同蔗糖溶液浓度会影响其表面张力，溶液浓度越高，表面张力越大，溶液浓度越低，表面张力越小。

这一实验结果有助于深入了解蔗糖溶液的物理特性，敬请参阅。

不同液体之间的表面张力系数

不同液体之间的表面张力系数标题：深入探索不同液体之间的表面张力系数导语：表面张力是液体界面上自发形成的一种现象，它决定着液体在容器内的形状和液滴的稳定性。

不同液体之间的表面张力系数差异巨大，这种差异是由分子之间的力引起的。

本文将深入探索不同液体之间的表面张力系数及其影响因素，旨在帮助读者更全面、深刻地理解这一现象。

一、什么是表面张力表面张力是指液体界面上自发形成的一种力，使得液体呈现出一种将表面缩小的趋势。

表面张力决定着液体的形状和液滴的稳定性。

我们可以通过在水面上洒撒一些小颗粒来观察表面张力的效应，这些颗粒会在水面上聚集成团，并呈现出一个较小的弯曲角度。

二、影响表面张力的因素1. 分子之间的作用力：表面张力与液体分子之间的相互作用力密切相关。

分子之间的吸引力越大，表面张力越高。

一般来说，极性分子之间的吸引力比非极性分子之间的吸引力要强，因此极性液体的表面张力通常较高。

2. 温度：温度也会对表面张力产生影响。

随着温度的升高，分子的热运动增强，表面张力会减小。

这也是为什么在冷天气里，水滴往往形成较为圆润的原因，因为此时水的表面张力较高。

3. 杂质和溶质的存在：杂质和溶质的存在会干扰液体分子之间的相互作用力，进而影响表面张力。

特别是一些表面活性剂，它们可以改变液体的表面性质，使表面张力降低。

三、不同液体之间的表面张力差异不同液体之间的表面张力系数差异巨大，这是由液体本身的化学性质决定的。

以下是几种常见液体的表面张力系数（单位：N/m）：1. 水：0.07282. 甲醇：0.02223. 乙醇：0.02124. 丙酮：0.02175. 水银：0.465从上述数据可以看出，水银的表面张力系数远远高于其他液体，这是因为水银是一种金属，具有比较强的分子间相互作用力。

四、不同液体之间的表面张力影响实际应用不同液体之间的表面张力差异直接影响到实际应用中的一些现象和现象。

以下是一些例子：1. 水滴形状：不同液体的表面张力决定了水滴的形状。

表面张力及其实验探讨

液体表面张力及实验探讨摘要：日常生活中人们对表面张力的概念很少提及，但有关表面张力的现象却是很常见的。

本文在研读文献的基础上，从分子力的角度对表面张力的概念进行了阐释，然后分析了影响表面张力大小的因素。

在一些现象中人们通常会将表面张力与浮力相混淆，本文设计了三个简便易行的实验，通过实验现象的观察及分析，说明表面张力和浮力的不同作用。

最后，由于表面张力在人体的呼吸过程中起着重要作用，本文在研读文献的基础上给与归纳、描述，并且从表面张力的角度分析了人体在高烧的时候，呼吸加快的原因。

本文意在通过简洁的论述和图示，让人们了解表面张力及其在生活中的应用。

关键词：表面张力；浮力；呼吸过程一、问题的提出日常生活中人们对表面张力的概念很少提及，但有关表面张力的现象却是很常见的。

如：日常生活中人们见到的液滴往往呈球形，是液滴表面张力作用的结果。

下雨天人们使用的雨伞是布面的，有微小的缝隙却不漏雨，是雨水表面张力作用的结果。

在人体每时每刻的呼吸中，表面张力同样起着非常重要的作用：表面张力使大小不同的肺泡保持一定的形状，不会使大肺泡因扩大而爆裂，也不会使小肺泡因缩小而萎陷；表面张力的这种变化是肺泡表面活性物质所起到的调节作用。

用纯水很难吹出泡泡，然而往水中加入一些表面活性物质，就可以很容易的吹出又大又圆的泡泡了。

同样，往洗涤剂中加入表面活性物质，不仅可以使洗涤剂更好的溶于水，还可以增强衣物的浸湿效果，更有效的去除污迹。

可以说表面张力与人们的日常生活形影不离，要很好的利用表面张力，就要了解表面张力的含义。

二、表面张力的概念（一）相关概念1．分子力物质是由分子构成的，分子间的相互作用，叫做分子力。

如图（1）所示，当分子之间的距离等于10-10m时，分子间的引力等于斥力，对外不显示力的作用，因此10-10m叫做分子的平衡距离，用r0表示。

当分子间的距离小于平衡距离时，分子力表现为斥力；当分子间的距离大于平衡距离时，分子力表现为引力。

液体表面张力系数的测量实验

实验六液体表面张力系数的测定【目的】1．用片码对硅压阻力敏传感器进行定标，计算该传感器的灵敏度，学习传感器的定标方法。

2．学会用拉脱法测量纯水和其它液体的表面张力系数。

【器材】FD-NST-B 型液体表面张力系数测定仪，铝合金吊环，玻璃器皿，镊子，片码。

【仪器简介】FD-NST-B 型液体表面张力系数测量实验仪主要由实验装置和实验主机以及吊环、片码等配件组成，如图1所示。

图1 液体表面张力系数测定仪装置【原理】液体表面存在着使液面收缩到最小趋势的表面张力，若在液体表面划一长为L 的线段，则线段两边的液面均有一个与液面相切且垂直于线段的表面张力f ，其大小与线段长度L 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 -1，在数值上等于单位长度上的表面张力。

实验证明，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的金属吊环悬挂在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起吊环，吊环就会拉起一个与液体相连的水柱。

由于表面张力等力的作用，传感器上的拉力逐渐达到最大值然后开始下降，假设拉脱前瞬间拉力为F 。

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）由于水柱有两个液面，且两液面的直径与金属环的内外径相同，则有)(21D D f +=απ （3）图2 液膜拉破前瞬间的受力分析图所以液体的表面张力系数为：)](/[21D D f +=πα （4）表面张力的数值一般很小，测量微小力必须用特殊的仪器。

本实验用FD-NST-B 型液体表面张力系数测定仪进行测量。

FD-NST-B 型液体表面张力系数测定仪用到的测力计是硅压阻力敏传感器，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 。

不同液体之间的表面张力系数

不同液体之间的表面张力系数摘要：一、表面张力系数的基本概念二、不同液体之间的表面张力系数比较1.极性液体2.非极性液体3.混合液体三、表面张力系数在日常生活中的应用四、提高液体表面张力系数的方法五、总结正文：表面张力是液体分子间相互作用的结果，它影响着液体的性质和行为。

不同液体之间的表面张力系数有显著差异，这些差异主要由液体的极性性质决定。

一、表面张力系数的基本概念表面张力系数是衡量液体表面张力的物理量，通常用符号γ表示。

表面张力系数γ越大，液体表面越紧张，液滴形状越尖峭。

相反，γ越小，液体表面越松弛，液滴形状越圆润。

二、不同液体之间的表面张力系数比较1.极性液体极性液体分子间存在较强的静电相互作用，使得表面张力系数较大。

例如，水是一种极性液体，其表面张力系数约为72.8 mN/m。

由于表面张力的存在，水滴呈现出尖峭的形状。

2.非极性液体非极性液体分子间相互作用较弱，表面张力系数较小。

例如，石油醚和汽油等非极性液体，其表面张力系数仅在1-2 mN/m左右。

非极性液体滴落时，形状较为圆润。

3.混合液体混合液体由不同极性的液体组成，其表面张力系数介于两种纯液体之间。

例如，将水和酒精混合，得到的混合液体表面张力系数会低于纯水的表面张力系数，使得混合液体更容易铺展。

三、表面张力系数在日常生活中的应用表面张力系数在日常生活和工业领域中具有广泛的应用。

例如：1.乳液制备：在化妆品、涂料等行业，通过添加表面活性剂降低液体之间的表面张力，使不同液体混合均匀，形成稳定的乳液。

2.油水分离：在环保、石油开采等领域，利用表面活性剂提高水相表面张力，促进油水分离，实现环保目标。

3.液体输送：在化工、医药等领域，通过降低液体表面张力，提高液体在管道、设备中的输送效率。

四、提高液体表面张力系数的方法1.添加表面活性剂：表面活性剂能降低液体表面张力，提高液体表面张力系数。

2.调整液体组成：改变液体的极性，可以影响表面张力系数。

液体表面张力系数三种测量方法的比较研究

液体表面张力系数三种测量方法的比较研究摘要：表面张力是表征液体表面特性的重要物理量，在大学物理实验中我们已经做过用拉脱法测量液体的表面张力系数的实验，本文对改进后的拉脱法，毛细管上升法和U 型管法进行深入的研究，以及对这三种方法的测定原理、优缺点进行比较探讨。

关键词：表面张力；表面张力系数；毛细管上升法；U 型管法；拉脱法1.引言生活中，我们常常能看到这样一些现象：蚊子能够站在水面上，剃须刀、针可以浮在水面上，荷叶上的小水滴、清晨草叶上的露珠都近似呈圆球状。

这些现象我们都司空见惯，但细细一想就很值得探究，而其实这些现象都和表面张力有关。

许多事例告诉我们，液体表面具有收缩到最小的趋势，促使液体表面收缩的力，就叫做表面张力。

就比如我们用肥皂水吹泡泡时，不管用什么形状的吹出来都是球形的，而我们知道，同一体积下球形的面积是最小的。

表面张力是表征液体特性的一个重要的物理参量，它不仅和我们日常生活经验息息相关，还涉及到农业、化学和医学领域。

2.液体表面张力的应用2.1弯曲液面的附加压强静止液体在靠近器壁处的液面呈弯曲液面，在内径很小的容器里，液面则呈弯月面。

当液面是弯曲液面时，因为有表面张力的存在，它所产生的作用于液体单位面积上的附加压力，我们把它叫做附加压强[2]。

在静止的液体表面上，选一个面积为S 的圆面作为研究对象，内p 和外p 表示液面内外的压强，s p 为附加压强。

如果液面是水平面，沿周界的表面张力合为零，则外内p p =，即0-==外内p p p s 。

对于液面是凹的弯曲面，表面张力所产生的附加压强指向弯曲液面的球心所在那一边，则s p p p -=外内。

与水平液面相比较，凹液面下的液体多受到一个负的附加压强作用，即外内p p <。

对于液面是凸的弯曲面，表面张力所产生的附加压强也是指向弯曲液面的球心所在那一边，则s p p p +=外内。

与水平液面相比较，凸液面下的液体多受到一个正的附加压强作用，即外内p p >。

不同液体之间的表面张力系数

不同液体之间的表面张力系数（原创实用版）目录一、液体表面张力系数的定义与概念二、液体表面张力系数的影响因素三、不同液体之间的表面张力系数比较四、液体表面张力系数的实际应用正文液体表面张力系数是一个重要的物理概念，它反映了液体表面相邻两部分间单位长度的相互牵引力。

这种力促使液体表面收缩，并使液体表面尽量减小到最低的能量状态。

液体表面张力系数与液体的成分、纯度、温度和压强等因素有关。

首先，我们来了解液体表面张力系数的定义与概念。

液体表面张力系数是在温度和压力不变的情况下，吉布斯自由能对面积的偏导数。

它表示了液体表面单位长度上的相互牵引力，其单位是能量/面积。

这个概念有助于我们理解液体表面张力的作用机制和相关现象。

其次，液体表面张力系数的影响因素包括液体的成分、纯度、温度和压强等。

液体成分和纯度不同，其表面张力系数也会有所差异。

温度升高，液体表面张力系数会降低；压强增大，液体表面张力系数也会增大。

接下来，我们来比较不同液体之间的表面张力系数。

以水为例，纯水在不同温度下的表面张力系数会有所变化。

如 21 摄氏度时，表面张力系数约为 7.266。

而其他液体，如绝缘油和变压器油等，其表面张力系数与液体的成分和纯度等因素有关，因此也会有所不同。

最后，液体表面张力系数在实际应用中具有重要意义。

它影响了液体在管道输送、液滴形成、液面起伏等方面的行为。

理解液体表面张力系数有助于我们更好地设计和优化相关设备和工艺。

综上所述，液体表面张力系数是一个重要的物理概念，其影响因素包括液体的成分、纯度、温度和压强等。

不同液体之间的表面张力系数

不同液体之间的表面张力系数1. 引言表面张力是液体分子之间相互作用的结果，它是液体分子表面处所受的内聚力导致的液体表面趋于缩小的性质。

表面张力系数是衡量表面张力大小的物理量，它代表了单位长度表面的内聚力。

不同液体之间的表面张力系数的研究对于理解液体的性质、界面现象以及应用于材料科学、化学工程等领域具有重要意义。

本文将从表面张力的概念、表面张力系数的定义和测量方法入手，探讨不同液体之间的表面张力系数的差异及其影响因素，并介绍一些应用于实际生活中的例子。

2. 表面张力的概念表面张力是液体分子之间相互作用的结果，液体的表面处所受的内聚力导致液体表面趋于缩小的性质。

表面张力使液体表面呈现出一种薄膜状的状态，形成液体表面的边界。

表面张力的大小决定了液体的表面形态和流动性。

3. 表面张力系数的定义和测量方法表面张力系数是衡量表面张力大小的物理量，它代表了单位长度表面的内聚力。

表面张力系数的定义为单位长度表面的内聚力与表面的长度之比。

常用的国际单位是N/m。

测量表面张力系数的方法有很多种，常见的方法有：•静态方法：通过测量液体在一根细毛细管内上升的高度来确定表面张力系数。

•动态方法：通过测量液体在一根悬挂的环或线上形成的液滴的形状来确定表面张力系数。

•悬滴法：通过测量液体在一根细毛细管末端形成的液滴的形状和重力平衡条件来确定表面张力系数。

4. 不同液体之间的表面张力系数的差异及影响因素不同液体之间的表面张力系数会有差异，这是由于不同液体分子之间的相互作用力不同所导致的。

以下是一些常见液体之间的表面张力系数的差异及其影响因素：•水和甲醇：水的表面张力系数约为0.0728 N/m，而甲醇的表面张力系数约为0.022 N/m。

水分子之间的氢键作用力较强，因此水的表面张力较大；而甲醇分子之间的相互作用力较弱，因此甲醇的表面张力较小。

•水和丙酮：水的表面张力系数约为0.0728 N/m，而丙酮的表面张力系数约为0.023 N/m。

液体表面张力系数与浓度的关系实验研究

液体表面张力系数与浓度的关系实验研究成娟;李玲;刘科【摘要】为探究液体表面张力与液体浓度的关系,利用压阻式力敏传感器,采用拉脱法,测试室温下水及不同浓度的蔗糖水、盐水、酒精、肥皂水的表面张力系数.实验结果表明:蔗糖水和盐水的表面张力系数随浓度的增大而增加,而酒精、肥皂水的表面张力系数随浓度的增大而减小.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2014(040)003【总页数】3页(P32-34)【关键词】表面张力系数;液体;液体浓度;关系【作者】成娟;李玲;刘科【作者单位】四川师范大学物理与电子工程学院,四川成都610101;四川师范大学物理与电子工程学院,四川成都610101;四川师范大学物理与电子工程学院,四川成都610101【正文语种】中文【中图分类】O359+.1;O6.331;O472+.2;O485液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数，可用表面张力系数来描述。

在工业技术上，如浮选技术和液体输送技术等都要对表面张力进行研究[1]。

有文献描述：液体所含杂质越多，则表面张力系数越小[1-3]。

本文用实验的方法来探究不同液体的表面张力系数与其浓度之间的关系。

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[2]。

该方法采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。

方法对测量力的仪器要求较高，用拉脱法测量液体表面的张力约在1×10-3～1×10-2N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[4]，它比传统的焦利秤、扭秤等灵敏度高，稳定性好，且支持数字信号显示。

1.1 实验原理实验装置如图1所示，硅压阻式力敏传感器张力测定仪测量液体与金属相接触的表面张力，采用薄金属环作接触体。

在洁净的培养皿中注入适当的待测液体，然后把表面清洁的金属环浸入液体中，保持金属环水平，由升降台控制液面使其缓慢下降，这时，金属环和液面间形成环形液膜，金属环受力情况如图2所示。

实验三溶液表面张力的测定

实验三溶液表面张力的测定、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 AA ，就需对其做功，其大小应与从成正比：(1)如果AA 为1m 2，则-W =o 是在恒温恒压下形成 1m 2新表面所需的可逆功，所以称为比表面吉布斯自由能，其单位为 Jm -2。

也可将b 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3-1看出(图3-1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)。

当界面上被吸附分子的浓度增大时，它的排列方式在改变着，最后，当浓度足够大时，被吸附分子盖住了所有界面的位置，形成饱和吸附层，分子排列方式如图 3-1(3)所示。

这样的吸附层是单分子层，随着表面活性物质的分子在界面上愈益紧密排列，则此界面的表面张力也就逐渐减小。

如果在恒温下绘成曲线萨f （C ）（表面张力等温线）（见图3-2），当C 增加的表面张力升高时，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，液的浓度之间的关系遵守吉布斯 (Gibbs)吸附方程：C ( ^r(dc)T溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶 r=-式中：r —表面吸附量，mol • m -2; b —表面张力， T —热力学温度，K ; R —摩尔气体常数，其值为]<0时，r>0称为正吸附；当N • m -1; C —溶液浓度，mol • m -3; 8.314 J • mol -1 • K -1。

拉脱法测量液体表面张力系数实验中影响实验误差的因素及几个被忽略问题

拉脱法测量液体表面张力系数实验中影响实验误差的因素及几个被忽略问题秦平力;余雪里;张昱【摘要】影响液体表面张力系数测量的因素较多.本文总结了利用拉脱法测量液体表面张力系数实验过程中对测量精度构成影响的一些主要因素,提出了几个常常被学生被忽略关键问题.很好地解释这个实验中误差较大现象,解除了学生的疑惑,加深了学生对表面张力的理解.【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2019(032)004【总页数】4页(P92-95)【关键词】拉脱法;液体表面张力;张力系数;误差因素【作者】秦平力;余雪里;张昱【作者单位】武汉工程大学数理学院,湖北武汉 430205;武汉工程大学数理学院,湖北武汉 430205;武汉工程大学数理学院,湖北武汉 430205【正文语种】中文【中图分类】O302液体的表面张力存在于液体极薄表面层内分子间相互作用力，常用表面张力系数来描述。

在大学物理实验中，拉脱法是常用测量液体表面涨力系数的方法之一[1]。

这种方法直观，操作技巧相对较高，是训练学生动手能力较好的实验项目之一。

然而影响实验误差的因素较多，测试过程中的液体(如：种类、温度、纯度、浓度等)、待测样品(如：净化处理程度、底部边缘是否水平等)、外界环境及操作过程等因素都会直接影响测量误差，导致学生的实验结果误差较大，不利于学生加深对此实验的理解。

本论文着重分析液体表面涨力系数测量误差的因素。

1 实验仪器及测量原理1.1 实验装置DH4607型液体表面张力系数测量仪示意图如图1所示，主要配有力敏传感器，玻璃皿和配件盒(含吊环，砝码盘，砝码，镊子，水准泡)。

图1 液体表面张力测定装置1.2 实验原理采用拉脱法测量液体表面系数时，金属片为吊环，考虑一级近似，可以认为张力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即f=δπD1+D2(1)此式中f为张力，D1，D2分别为圆环的外径和内径，δ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张力为f。

文档：影响液体表面张力的几个因素

影响液体表面张力大小的几个因素
表面张力系数与液体的种类(成分)有关，容易挥发的液体表面张力系数较小。

表面张力系数还与液体温度、表面接触物质和杂质有关。

(1) 温度
表面张力一般随温度升高而减小，因为温度升高，分子热运动加剧，液体分子之间距离增大，相互吸引力将减小，所以表面张力要相应地减小。

到达临界温度(物质以液态形态出现的最高温度)时，表面张力减小到零。

通常液体表面张力和温度的关系成一直线；也有的液体表面张力虽然随温度升高而减小，但不是直线关系；有的液体二者间的关系更复杂。

(2) 表面接触物质
表面张力和液体表面接触的物质有关。

不说明接触物质的表面张力值时，通常指的是液体和该液体的饱和蒸汽或含有其饱和蒸汽的空气接触时的数值。

如果接触的物质是别的气体或液体，那么表面张力将发生变化，这有点类似于物体间的动摩擦因数，如木块与铁块、木块与冰块之间的动摩擦因数就不一样。

(3) 杂质纯净液体中溶有不同种类的物质时，由于溶液中部分溶质分子进入到溶液的表面层。

因此，表面层的结构将变化，分子组成将会改变，分子间作用力也会随之发生变化，所以表面张力将改变。

如：水中溶入酸、酯等物质时，其表面张力(系数)相对纯水会减小，并随溶液浓度增加而逐渐减小。

水中溶入食盐、蔗糖等物质时，表面张力(系数)则会稍稍变大，且随浓度加大而逐渐增大，纯净液体的表面张力系数和液体表面的大小无关，但有时表面张力系数也和表面的大小有关，溶解了活性表面物质的液体(如肥皂水)便是如此。

测定蔗糖溶液和水的表面张力系数并比较

2 ．测表面张力系数
（1）用清洗液清洗玻璃烧杯和半矩形金属丝框，再用待测液清洗干净。并将半矩形金属丝框在砝码盘下端的钩子上。（2）把装有待测液体的烧杯置于可升降平台上，调节平台位置，使金属丝浸入水中，转动旋钮3使之置于液面，调三线重合，记下此时焦利氏秤上刻度尺读数S‘。转动平台升降旋钮3使平台缓缓下降，同时转动主尺升降螺丝8，使主尺上升，让三线保持重合。由于水的表面张力作用，金属丝会慢慢拉出液膜，当液膜破裂的同时停止转动旋钮8和3。记下此时焦利氏秤上刻度
三、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自然收缩，犹如紧张的弹性薄膜。由于液面收缩而产生的沿着液体表面的力称为表面张力。设想在页面上作长为L的线段，线段两侧液面便有张力f相互作用，其方向与L垂直，大小与线段长度L成正比。即有 f=α*L （1）比例系数α称为液体表面张力系数，单位为牛顿/米。将一表面洁净的长为L的半矩形金属丝竖直浸入水中，然后慢慢提起一张水膜，当金属丝要脱离液面，即拉起的水膜将要破裂时，则有 F=mg+f （2）式中F为把金属丝拉出液面时所用的力。F等于金属丝带起的水膜的总重量mg与表面张力f之和，此时f=2αL。由此可得
尺读数S比计算出（S-S’）值，即为在表面张力作用下，弹簧的伸长量。重复测量5次，求出（S-S’）的平均值s，此时有
F-mg=ks 将式（4）代入式式（3）可得 α=ks/2L （5）（4）
（3）用游标卡尺测出L值，将数据代入式（5）中即可求出水的表面张力系数α值。
注意事项（1）由于杂质和油污可以使水的表面张力显著减小，所以务必使蒸馏水、烧杯、金属丝保持洁净。实验前要对装蒸馏水的烧杯、金属丝或金属片进行清洁处理，一次用NaOH溶液→酒精→蒸馏水将以上用具清洗干净后备用。

拉脱法测量液体表面张力系数实验中影响实验误差的因素及几个被忽略问题

拉脱法测量液体表面张力系数实验中影响实验误差的因素及几个被忽略问题
９３
感器工作原理ꎬ经过受力分析ꎬ建立电压与吊环受
力之间的关系ꎬ最终得出液体的表面张力系数 δ:
δ
＝
Ｕ１－Ｕ２Ｋπ( Ｄ１＋Ｄ２
)
(２)
Ｕ１和Ｕ２分别为环形液膜即将拉断前瞬间数
字电压表读数值和拉断后数字电压表读数值ꎮ
２液体表面张力系数测定几个影响误差因素
第３２卷第４期２０１９年８月
大学物理实验
ＰＨＹＳＩＣＡＬＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＯＦＣＯＬＬＥＧＥ
Ｖｏｌ.３２Ｎｏ.４Ａｕｇ.２０１９
文章编号:１００７￣２９３４( ２０１９) ０４￣００９２￣０４
拉脱法测量液体表面张力系数实验中影响实验误差的因素及几个被忽略问题
秦平力ꎬ余雪里ꎬ张昱
( 武汉工程大学数理学院ꎬ湖北武汉４３０２０５)
摘
要: 影响液体表面张力系数测量的因素较多ꎮ 本文总结了利用拉脱法测量液体表面张力系数
实验过程中对测量精度构成影响的一些主要因素ꎬ提出了几个常常被学生被忽略关键问题ꎮ 很好地解
释这个实验中误差较大现象ꎬ解除了学生的疑惑ꎬ加深了学生对表面张力的理解ꎮ
吊环ꎬ考虑一级近似ꎬ可以认为张力为表面张力系数乘上脱离表面的周长ꎬ即
ｆ＝ δπＤ１＋Ｄ２
(１)
此式中ｆ为张力ꎬＤ１ꎬＤ２分别为圆环的外径和内径ꎬδ 为液体的表面张力系数ꎮ 测量金属片从待
测液体表面脱离时需要的张力为ｆꎮ 利用力敏传
收稿日期: ２０１９￣０４￣０７基金项目: 湖北省教育厅教学科研究项目(２０１６３０８) ꎻ武汉工程大学教学科研究项目( Ｘ２０１７００４)

液体表面张力系数测量方法对比研究

液体表面张力系数测量方法对比研究摘要：该文分别采用朱利秤拉脱法和精密电子天平拉脱法，测量20?℃时纯水及酒精的表面张力系数，并对实验结果进行了对比及误差分析，结果表明精密电子天平拉脱法的测量精度较高，相对误差较小。

关键词：表面张力系数朱利秤拉脱法精密电子天平拉脱法液体分子间的内聚力即液体表面张力使得液体表面存在一种类似于固体内部的拉应力。

这种应力使液体表面像张紧的弹性膜一样，具有自动收缩趋势。

单位长度液膜上的表面张力称为液体的表面张力系数，它是讨论液体表面现象、了解液体性质、表征表面张力大小的重要物理量。

目前，液体表面张力系数的测量方法有：朱利弹簧秤拉脱法[1-3]、精密电子天平法拉脱法[4]、扭力秤拉脱法、毛细管升高法、滴重法、最大气泡压力法、水波频闪法和液体表面波光栅衍射效应法等。

本文分别采用朱利弹簧秤拉脱法和精密电子天平拉脱法对20?℃下纯水及酒精的表面张力系数进行了测量，并对结果进行了对比分析。

1 实验原理1.1 朱利秤拉脱法朱利秤拉脱法是一种利用朱利秤直接测量液体表面张力系数的方法。

测量时将一个π形金属丝框完全浸没在待测液体中，然后缓慢拉起，金属丝框内形成一层薄膜，如图1左图所示，图中f是表面张力，θ为接触角。

当缓慢提起金属丝框，接触角会逐渐减小而趋向于零，f的方向趋于垂直向下，在金属丝框拉脱水面时，足够小。

力的平衡方程为：F＝T-W式中，T为金属丝框拉出时所施的外力，W为金属丝框和其所黏附的液体总重量，F为金属丝框四周的水表面层对金属丝框的表面张力之和。

当液膜拉脱时，θ变为0，所以有：α＝（F-W）／2L (1)根据胡克定律，弹簧的伸长量△S与所加外力成正比，即：F-W ＝k△S (2)k为弹簧倔强系数，将此式代入（1）式得：α＝k△S／2L在实验中分别测出k、△S、L，则可计算出α的值。

1.2 电子天平拉脱法电子天平拉脱法是一种利用高精度电子天平直接测量液体表面张力系数的方法。

将装有待测液体的烧杯放在天平托盘上，然后将电子天平显示值清零，最后将一个π形金属丝框浸没在液体中后缓慢拉起，金属丝框内便形成一层薄膜，如图1右图所示。

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
实验目的：
本实验旨在通过测量液体表面张力系数，掌握测量液体表面张力系数的方法，并深入理解表面张力的概念及其与液体性质的关系。

实验原理：
液体表面张力是指液体表面上单位长度的表面自由能，通常用$\gamma$表示。

表面张力的大小与液体分子间相互作用力有关，表面张力越大，液体分子间的相互作用力越强。

测量液体表面张力的方法有很多种，本实验采用的是测量液滴下落时间法。

设液滴下落高度为h，下落时间为t，则液滴表面张力系数为：
$\gamma$ = $\frac{2\pi r^2 m g}{t}$
其中，r为液滴半径，m为液滴质量，g为重力加速度。

实验步骤：
1.将测量装置清洗干净，并用吹风机将其吹干。

2.将液体注入测量装置中，液体表面与盖子上的孔平齐。

3.将装置架在支架上，调整仪器高度使液滴能够自由下落。

4.用手控制磁铁的开关，使液滴在磁铁的作用下自由下落，记录下落时间t。

5.重复上述步骤，分别测量不同高度下液滴的下落时间，并记录数据。

6.根据测量结果计算液体表面张力系数。

实验结果：
本次实验测得的液体表面张力系数为X，其误差为X%。

实验分析：
通过本次实验，我们掌握了一种测量液体表面张力系数的方法，深入理解了表面张力的概念及其与液体性质的关系。

同时，我们还发现液体表面张力系数与液体种类、温度等因素相关。

实验结论：
本实验通过测量液滴下落时间，计算液体表面张力系数，得出液体表面张力系数与液体性质相关，并且液体表面张力系数与液体种类、温度等因素有关。

液体表面张力系数测定物理实验

液体表面张力系数的测定实验报告【实验目的】1．学会用拉脱法测定液体的表面张力系数。

2．了解焦利氏秤的构造和使用方法.3．通过实验加深对液体表面现象的认识。

【实验仪器】焦利氏秤1把，U形金属环1条,砝码1盒，镊子1把,玻璃皿1个，温度计1支，酒精灯1个，蒸馏水100ml，游标尺1把。

【实验原理】由于液体分子与分子间的相互作用，使液体表面层形成一张紧的膜，其上作用着张力，叫做表面张力。

设想在液面上作长为L的线段，线段两侧便有张力f相互作用,其方向与L垂直,大小与线段长度L成正比，如图3—1所示.即有=Lfα图3—1 式中α为表面张力系数,其单位为mN/。

表面张力系数是研究液体表面性质所要用到的物理量，不同种类的液体，α值不同;同一种液体的α值随温度上升而减小；液体不纯净，α值也会改变。

因此，在测定α值时必须注明在什么温度下进行，液体必须保持纯净。

测量表面张力系数α的方法很多,本实验用拉脱法测定.将环形金属环浸入液体中,然后慢慢拉起，这时在金属环内带起了一层薄膜，如图3—2所示。

要想使金属环由液面拉脱，必须用一定的力F 。

21f f mg F ++=（注意有两个表面）)(21d d mgF +-=πα （3—2）本实验用焦利氏秤测出F ，然后代入式(3-2）计算出α值。

二、仪器构造焦利氏秤实际上就是一个比较精确的弹簧秤，焦利氏秤的构造如图所示，用焦利氏秤测力是根据胡克定律x k F ∆=式中，k 为弹簧的劲度系数，等于弹簧伸长单位长度的拉力， x ∆为弹簧伸长量，如果已知k 值，再测定弹簧在外力作用下的伸长量x ∆，就可以算出作用力F 的大小.【实验步骤】一、k 值的测定1．按图3—3挂好弹簧，小指针和砝码盘,再调节底板三角底座上的螺丝，使图3-2小指针处于镜子中,能上下自由振动且不与镜子相碰;2．调节旋钮D ，使镜子上的标线处于“三线重合"位置(镜子刻线、小指针和小指针的像重合），读出标尺上的读数0x 。

水的表面张力测量方法的比较研究

水的表面张力测量方法的比较研究水是一种普遍存在且重要的物质，在自然界和人类生活中都起着至关重要的作用。

而水的表面张力，则是水与外界的分界面所展现出来的性质，不仅能影响水在各种环境中的运动情况，还会影响到许多科学应用和工业制备中的相关过程。

因此，如何准确地测量水的表面张力，就成为了科学家们和实践者们长期以来所面临的挑战。

在测量水的表面张力时，有多种不同的实验方法可以选择，其中一些常见的方法包括：1. 渗出量法渗出量法是一种较为简单的表面张力测量方法，其基本原理是利用一定压力差下，水通过细小的毛细管排出的时间来计算表面张力。

然而，由于该方法中所涉及的毛细管和水滴大小等参数可能会对测试结果产生较大的影响，因此其精确度并不高。

2. 静态法静态法是一种直接测量水表面弯曲高度的方法，垂直测量水平面前后的比较。

该方法要求测量环境稳定，并且需要考虑到水与试管或立体天平等所接触的平面参数的影响。

3. 动态法动态法是一种在水表面放置一个振动体，通过测量振动体的振幅和波长等参数，来计算表面张力的方法。

该方法能够测试一些规则和非规则的水面，操作相对简单，且精度较高。

4. 微法微法着重于显示涨落现象，利用高灵敏度的玻璃毛细管或石英晶振，来检测微小涨落的变化。

此方法准确度高，但操作和仪器都要求高级别。

5. 阻力法阻力法是通过测量液体从管道流出时的阻力，来计算表面张力的方法。

但其对液体纯度和管壁系数的要求较高，较为局限。

根据不同的实验设计需要和结果要求，可根据具体情况选择何种测量方法。

比如，在地球物理学和地质学研究中，动态法被广泛咖啡测量快照的海洋表面张力与波浪对海洋流动的影响等研究；而微法和阻力法则被应用在纳米科技和医药领域，用于测量微量液体的表面张力，膜张力和润湿性等性质以及对一些药物的研究。

尽管各种表面张力测量方法各有特点，但也存在着各自的局限性和误差来源。

因此，在实际操作过程中，需根据实验目的和所测试的环境、物料等因素进行适当的方法选择，并对实验数据进行较为严格的质量控制和统计分析。

测定不同液体的表面张力

目的：目的：测定不同液体的表面张力，并观察温度及溶液浓度变化对水表面张力的影响。

实验方法：实验方法：实验上，利用钢线的扭力带动在液体表面上的金属圆环向上移动，此时液体表面会产生凸起的液膜。

当圆环向上移动至液膜破裂时，只要量测出该扭力，即可计算出液体的表面张力。

原理：原理：清晨，到户外散步，小草上的露珠散射著阳光，闪闪发亮。

你是否曾思考过叶片上的水为什麼会凝结成球状，而不是其它形状？水银泻地，也会形成很多小珠子在地上滚来滚去；假如有机会玩玩液态氮（-198 ℃！），你会发现，倒在地上，液态氮也如同水珠在荷叶上一般，在地上打滚；天上掉下来的雨滴也是呈球形的，为什麼呢？你可能在小学的时候就已经知道答案：是因为液体的表面张力。

表面张力到底是什麼？又如何做定量的描述呢？我们下面慢慢说明。

分子由於相互吸引作用而凝聚成液体，在液体中的分子四面八方都受到吸引力，但也因此每个方向受力皆相等，合力为零。

但在液体表面的分子所受分子间的引力并不均匀，如图１，结果合成一往液体内的合力。

因此，当分子从内部移到表面时需要作功，也就是说，表面的位能较高，而单位液面所高出来的表面位能，我们称之为表面张力。

这个表面层约只有几个分子厚。

上面的说明好像抽象了些，简单一点说，表面张力是描述液体想要使自己表面积达到最小的趋势。

表面积越小，多出的表面位能也就越少，液体也就越稳定。

那麼悬浮於空中的液体，必成球形（不考虑重力位能）。

1方法说明：液体表面有表面张力，所以当我们用一环浸在液体中，再提到表面以上时，液体表面积将增加，即需要作功，此功等於增加的表面积乘以表面张力，也就是需要用力去提起金属环。

如图 2 所示，设环长为l ，液面至金属环提上到液膜破裂的距离为h，而且因为薄液膜有两个面，所以实际上表面积的增加有两倍，即2h l ，故所作的功W为WFh2h l T 1因此 F T 2 2l其中T 是表面张力，F 表拉力。

假设已知纯水的表面张力T1，那麼只要测定纯水与待测液体相对应的拉力F1 与F2，则待测液体的表面张力T2 为T2 F2 3 T1 F1所以F T2 T1 2 4 F1实验仪器：实验仪器：张力测定仪、金属圆环、电子秤、水平仪、温度计、待测液体（甘油、酒精及其他）、玻璃皿、加热搅拌器。