处理表面张力实验数据
液体表面张力系数测定的实验报告
液体表面张力系数测定的实验报告一、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、学习使用力敏传感器测量微小力的原理和方法。
3、研究液体表面张力系数与液体温度、浓度等因素的关系。
二、实验原理液体表面层内分子受到指向液体内部的拉力，使得液体表面有收缩的趋势。
要使液体表面增大，就需要克服这种内聚力而做功。
单位长度上所受的这种力称为表面张力，其大小与液体的种类、温度和纯度等因素有关。
拉脱法测量液体表面张力系数的基本原理是：将一个金属圆环水平地浸入液体中，然后缓慢地将其拉起，在拉起的过程中，圆环会受到液体表面张力的作用。
当圆环即将脱离液面时，所施加的拉力等于液体表面张力与圆环所受重力之差。
设圆环的内半径为$r_1$，外半径为$r_2$，拉起圆环所需的拉力为$F$，液体的表面张力系数为$＼sigma$，则根据力的平衡条件，有：＄F ＝（π(r_2^2 r_1^2)）＼sigma$从而可得液体表面张力系数：＄＼sigma ＝＼frac{F}｛π(r_2^2 r_1^2)｝＄在本实验中，拉力$F$通过力敏传感器测量，其输出电压$U$与拉力$F$成正比，即$F ＝ kU$，其中$k$为力敏传感器的灵敏度。
三、实验仪器1、液体表面张力系数测定仪。
2、力敏传感器。
3、数字电压表。
4、游标卡尺。
5、纯净水、洗洁精溶液等。
四、实验步骤1、仪器安装与调试将力敏传感器固定在铁架台上，使其探头向下。
将数字电压表与力敏传感器连接，调整零点。
用游标卡尺测量金属圆环的内半径$r_1$和外半径$r_2$。
2、测量纯净水的表面张力系数将洗净的金属圆环挂在力敏传感器的挂钩上，调整升降台，使圆环浸入纯净水中。
缓慢地向上移动升降台，观察数字电压表的示数变化。
当圆环即将脱离液面时，记录电压表的示数$U_1$。
重复测量多次，取平均值。
3、测量不同温度下纯净水的表面张力系数改变纯净水的温度，例如用热水加热或冷水冷却，分别测量在不同温度下的表面张力系数。
物理化学实验报告-表面张力讲解
溶液表面张力的测定——最大气泡法实验者：杨岳洋 同组实验者：张知行学号：2015012012 班级：材54实验日期：2016年10月10日助教：汤妍1 引言1.1实验目的（1）测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。
（2）根据吉布斯公式计算正丁醇溶液的表面吸附量。
（3）掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。
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dA W γδ=- （1）比例系数γ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：PT dc d RT c 、⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Γγ （2） 式中：Г为表面吸附量（mol •m -2）；γ为表面张力（N •m -1）；c 为溶质的浓度（mol •m -3）；T 为热力学温度（K ）；R 为摩尔气体常数（8.314 J •mol •K -1）。
Г值可正可负，正值为正吸附，负值为负吸附。
显然，Г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：Г=0表明无吸附现象；其值越远离0；表明吸附程度越大。
物理化学-表面张力及表面吸附量的测定-175
1.实验数据记录与处理表：2.质量分数与浓度转换：3.实验曲线：实验温度 T=28℃ 水的表面张力 σ0=0.07150N ▪m -1序号 ω乙醇 最大压差Δp/Pa仪器常数K/mσ/ N ▪m -1 Z/ N ▪m -1 Γmol ▪m -2 1 2 3 平均 1 0%（水） 541 541 542 541 1.339×10-40.07244 //2 5% 414 415 415 415 0.05557 0.01112 4.441×10-63 10% 372 372 373 372 0.04981 0.01414 5.648×10-6 4 15% 304 302 302 303 0.040570.01433 5.723×10-6 5 20% 272 272 271 272 0.03642 0.014745.887×10-66 25% 264 265 263 264 0.03535 0.01398 5.584×10-67 30% 239 239 239 239 0.03200 0.01368 5.464×10-6 8 40% 218 218 217 218 0.02919 0.01101 4.397×10-6 90%（水）5345355335340.07150/ /计算公式：最大p K ∆=σ最大p K ∆•=σZ= σ0i -σiRTZ=Γ ω乙醇 密度ρ/kg ▪m -3浓度c/mol ▪L -10%（水） 998.20 05% 989.34 1.0737 10% 981.89 2.1313 15% 975.17 3.1751 20% 968.54 4.2046 25% 961.58 5.2180 30% 953.72 6.2105 40%935.138.1192计算公式：Mc ρω=实验曲线分析：①“表面张力σ-浓度c 图”：当乙醇浓度不断增大，表面张力随之减小，二者成反比关系。
表面张力实验报告(附数据及处理)
5.0
x/cm
2.17
2.53
2.98
3.40
3.82
4.24
4.65
5.05
5.50
5.93
2.5
2.5
2.5
2.5
2.11
将10个数据分成5组
由上表数据得：
三、自来水的表面张力系数
1）用金属圈测定
金属圈直径：
周长：
膜破时金属圈上升的距离：
表面张力：
表面张力系数：
膜破时金属圈上升的距离：
表面张力：
表面张力系数：
每次测量得的表面张力系数：
表面张力系数的标准差：
计算表面张力系数的A类不确定度：
2）用金属丝测定
金属丝的长度：
膜破时金属圈上升的距离：
表面张力：
表面张力系数：
每次测量得的表面张力系数：
表面张力系数的标准差：
计算表面张力系数的A类不确定度：
四、思考题
焦利氏秤测定液体的表面张力有什么优点？
用焦利氏秤能够迅速准确测定出液膜即将破裂时的F值，因而可以方便地算出表面张力值。和一般的弹簧秤不同的是，焦利氏秤是保持下方不动，使得测量值更准确，再加上其精度同游标卡尺，所以焦利氏秤的精度非常高。而且其机构简单，便于操作，特别适合广大学生朋友。
每次测量得的表面张力系数：
表面张力系数的标准差：
计算表面张力系数的A类不确定度：
2）用金属丝测定
金属丝的长度：
膜破时金属丝上升的距离：
表面张力：
表面张力系数：
每次测量得的表面张力系数：
表面张力系数的标准差：
计算表面张力系数的A类不确定度：
三、洗洁精溶液的表面张力系数
1）用金属圈测定
液体表面张力实验报告
液体表面张力实验报告液体表面张力实验报告引言：液体表面张力是液体分子之间相互作用的结果，是液体表面上发生的一种特殊现象。
本实验旨在通过测量液体表面张力的大小，探究液体分子之间的相互作用力，并对实验结果进行分析和讨论。
实验材料与仪器：1. 温度计2. 毛细管3. 液体样品（例如水、酒精等）4. 架子5. 皿子6. 直尺7. 填充液体的容器实验步骤：1. 准备工作：a. 将容器放在架子上，确保容器底部与水平面平行。
b. 用直尺将容器边缘与水平面平行校准。
c. 选择合适的液体样品，并倒入容器中，使其表面平整。
2. 测量液体高度：a. 用直尺测量液体表面到容器边缘的距离，并记录下来。
b. 重复测量3次，取平均值作为液体高度。
3. 测量液体温度：a. 用温度计测量液体的温度，并记录下来。
4. 测量毛细管升高：a. 将毛细管插入液体中，确保毛细管底部与液体表面平行。
b. 观察毛细管内液体的升高高度，并记录下来。
c. 重复测量3次，取平均值作为毛细管升高。
5. 数据处理：a. 计算液体表面张力的大小，使用公式：表面张力 = 毛细管升高× g / (2π ×液体高度)其中，g为重力加速度，液体高度为液体表面到容器边缘的距离。
b. 将测得的液体表面张力值进行平均，并计算标准差。
实验结果与讨论：通过实验测量，我们得到了液体表面张力的数值，并进行了数据处理。
根据实验结果，我们可以得出以下结论和讨论：1. 不同液体的表面张力不同，这是由于液体分子之间的相互作用力的差异所致。
例如，水的表面张力较大，而酒精的表面张力较小。
2. 液体的表面张力与温度有关。
一般来说，液体的表面张力随温度的升高而减小。
这是因为温度升高会增加分子的热运动，使液体分子之间的相互作用力减弱。
3. 实验中的数据处理可以帮助我们分析实验结果的可靠性。
通过计算平均值和标准差，我们可以评估实验数据的稳定性和准确性。
4. 液体表面张力的研究在许多领域具有重要意义，例如液滴的形成和液体的吸附现象。
表面张力的测定实验数据
实验十九 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和技术。
2．通过对不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能和表面吸附量关系的理解。
3．学习用Origin 或Excel 处理实验数据。
二、实验原理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20－l 所示）。
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。
通常把增大一平方米表面所需的最大功A 或增大一平方米所引起的表面自由能的变化值ΔG 称为单位表面的表面能其单位为J ·m -3。
而把液体限制其表面及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力，其单位是Nm -1。
液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。
欲使液体表面积增加△S 时，所消耗的可逆功A 为：-A =△G =σ△S液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。
到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。
液体的表面张力也与液体的纯度有关。
在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（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。
当加入溶质后，溶剂的表面张力要发生变化。
把溶质在表面层中与本体溶液中浓度不同的现象称为溶液的表面吸附。
使表面张力图11.1 分子间作用力示意图样品管滴液瓶压力计样品管恒温槽滴液瓶通大气玻璃管精密数字压力计图11.2 最大气泡法表面张力测定装置降低的物质称为表面活性物质。
用吉布斯公式(Gibbs)表示：Tc d RT dc σ⎛⎫Γ=⎪⎝⎭ （11-1） 式中：Γ为表面吸附量(mol ·m -2)，σ为表面张力（J ·m -2）。
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。
最大气泡法测表面张力实验数据及处理
5
5.1x10
Residual Sum
of Squares
5.2061E11
Pearson's r0.99351
Adj. R-Square0.91612
ValueStandard Error
Gibbs公式：
c
-()
Γ=cTP
,
RT
其中，R=8.314J/(mol*K), T=25.0+273.15=298.15K
将表六中数据代入公式，求出各溶液的Γ如表七所示。
c斜率Γc/Γ
1.372-0.021221.02983E-07116815.2262
1.367-0.006543.87052E-06379024.3272
表三乙醇溶液的浓度
2、待测液体的表面张力
将实验测得的水和乙醇溶液的最大△Pmax值代入公式：
γ测=（△Pmax，测*γ水）/△Pmax
，水
（查阅附表，得γ水=0.07197N/m）
求得各乙醇溶液的表面张力如表四所示。
△Pmax,测(mmH2O)△Pmax,平均(mmH2O)γ/(N/m)
蒸馏水160.661.460.8
如表三所乙醇浓度510152025303540折光率n1335513387134211345513489135171354013557校正后n1335313384134191345313486135141353713555浓度cmoll0012014670306134640162035750378571793921表三乙醇溶液的浓度待测液体的表面张力将实验测得的水和乙醇溶液的最大pmax值代入公式
求得平均值为：1.332266667
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。
表面张力实验报告（附数据及处理）
表⾯张⼒实验报告（附数据及处理）实验报告实验题⽬：⽤焦利⽒称测量液体表⾯张⼒系数实验⽬的：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。
实验内容：⼀、⽤作图法求弹簧的劲度系数根据已测数据，横轴单位为g ，纵轴单位为cm ，描点，经过拟合后得⼀条直线cot (/)0.1cot (/)0.1*9.8 1.169N/m 0.83818mg m k g g g cm g kg m x x k θθ==?=?=?∴==Q 由图得:⼆、逐差法求弹簧的劲度系数m/g 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.04.55.0 x/cm 2.17 2.53 2.98 3.40 3.82 4.24 4.65 5.055.50 5.93 /m g ? 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 /x cm ? 2.07 2.12 2.07 2.10 2.11由上表数据得：550.6822222()()3.500, 2.094cm,()=0.0103cm() 1.140.005251cm ()0.005773cm ()()()0.005251+0.0057730.005()0.00163j j j j A x B A B m B m m m k x x x m g x x u x t u x C u x u x u x g u m C σ++-?==-??=?=??===?===?=?+=?===∑∑()()() ()()2222222222267g 2.5 1.1939g/cm=1.1700N/m 2.094()()()0.005251+0.0057730.0016672.094 2.50.000014330.0037860.004520g/cm=0.004430N/mk=(1.1700.004)N/mA B B m g k cmx U k u x u x u m k x m U k kU k ?===+=+ ?=+===∴± 三、⾃来⽔的表⾯张⼒系数1）⽤⾦属圈测定⾦属圈直径：41 2.900 2.900 2.950 2.850 2.9000.0290044ii d cm cm cm cm d cm m =+++====∑ 周长：3.14159*0.029000.09111l d m π===膜破时⾦属圈上升的距离：515(2.44 1.50)(2.44 1.50)(2.52 1.50)(2.54 1.50)(2.52 1.50)50.00992i i x x x cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm m=?=-+-+-+-+-==∑（-）表⾯张⼒：'22F mg k x F l d δδπ-?===→⽔膜质量可忽略1.1690.009920.06364/20.091112k x N m dδπ??∴===? 每次测量得的表⾯张⼒系数：11223344 1.169/(2.44 1.50)0.06030/20.091112 1.169/(2.44 1.50)0.06030/20.091112 1.169/(2.52 1.50)0.06544/20.091112 1.169/(2.54 1.502k x N m cm cm N m m dk x N m cm cm N m m dk x N m cm cm N m m dk x N m cm dδπδπδπδπ??-===-===-===-==55)0.06672/20.091111.169/(2.52 1.50)0.06544/20.091112cm N m m k x N m cm cm N m m dδπ=-===? 表⾯张⼒系数的标准差：()0.00138/N mσδ===计算表⾯张⼒系数的A 类不确定度：0.68() 1.140.0007036/A t u N m δ?==(0.063640.00070)/N m δ∴=±2）⽤⾦属丝测定⾦属丝的长度：41 3.450 3.400 3.450 3.400 3.4250.0342544i i S cm cm cm cm S cm m =+++====∑ 膜破时⾦属丝上升的距离： 515(1.49 1.09)(1.52 1.09)(1.53 1.09)(1.50 1.09)(1.51 1.09)50.0042i i x x x cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm m=?=-+-+-+-+-==∑（-）表⾯张⼒：'22F mg k x F l S δδ-?===→⽔膜质量可忽略1.1690.00420.07168/20.034252k x N m Sδ??===? 每次测量得的表⾯张⼒系数：11223344 1.169/(1.49 1.09)0.06826/20.034252 1.169/(1.52 1.09)0.07338/20.034252 1.169/(1.53 1.09)0.07509/20.034252 1.169/(1.50 1.09)22k x N m cm cm N m m Sk x N m cm cm N m m Sk x N m cm cm N m m Sk x N m cm cm Sδδδδ??-===-===-===-==550.06997/0.034251.169/(1.51 1.09)0.07168/20.034252N m m k x N m cm cm N m m S δ=-===? 表⾯张⼒系数的标准差：()0.00121/N mσδ===计算表⾯张⼒系数的A 类不确定度：0.68() 1.140.0006169/A t u N m δ?== (0.071680.00062)/N m δ∴=±三、洗洁精溶液的表⾯张⼒系数1）⽤⾦属圈测定⾦属圈直径：41 2.900 2.900 2.950 2.850 2.9000.0290044ii d cm cm cm cm d cm m =+++====∑ 周长：3.14159*0.029000.09111l d m π===膜破时⾦属圈上升的距离：15(1.89 1.50)(1.90 1.50)(1.96 1.50)(1.95 1.50)(1.92 1.50)50.00424i x cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm m=?=-+-+-+-+-== 表⾯张⼒：'22F mg k x F l d δδπ-?===→⽔膜质量可忽略表⾯张⼒系数：1.1690.004240.02720/20.091112k x N m dδπ??∴===? 每次测量得的表⾯张⼒系数：11223344 1.169/(1.89 1.50)0.02502/20.091112 1.169/(1.90 1.50)0.02566/20.091112 1.169/(1.96 1.50)0.02951/20.091112 1.169/(1.95 1.502k x N m cm cm N m m dk x N m cm cm N m m dk x N m cm cm N m m dk x N m cm dδπδπδπδπ??-===-===-===-==55)0.02887/20.091111.169/(1.92 1.50)0.02694/20.091112cm N m m k x N m cm cm N m m dδπ=-===? 表⾯张⼒系数的标准差：()0.000875/N mσδ===计算表⾯张⼒系数的A 类不确定度：0.68() 1.140.0004461/A t u N m δ?==(0.027200.00045)/N m δ∴=±2）⽤⾦属丝测定⾦属丝的长度：41 3.450 3.400 3.450 3.400 3.4250.0342544i i S cm cm cm cm S cm m =+++====∑ 膜破时⾦属圈上升的距离：15(1.22 1.00)(1.20 1.00)(1.23 1.00)(1.21 1.00)(1.19 1.00)50.0021i x cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm m=?=-+-+-+-+-== 表⾯张⼒：'22F mg k x F l S δδ-?===→⽔膜质量可忽略表⾯张⼒系数：1.1690.00210.03584/20.034252k x N m Sδ??===? 每次测量得的表⾯张⼒系数：11223344 1.169/(1.22 1.00)0.03754/20.034252 1.169/(1.20 1.00)0.03413/20.034252 1.169/(1.23 1.00)0.03925/20.034252 1.169/(1.21 1.00)22k x N m cm cm N m m Sk x N m cm cm N m m Sk x N m cm cm N m m Sk x N m cm cm Sδδδδ??-===-===-===-==550.03584/0.034251.169/(1.19 1.00)0.03242/20.034252N m m k x N m cm cm N m m S δ=-===? 表⾯张⼒系数的标准差：()0.00121/N mσδ===计算表⾯张⼒系数的A 类不确定度：0.68() 1.140.0006169/A t u N m δ?== (0.035840.00062)/N m δ∴=±四、思考题焦利⽒秤测定液体的表⾯张⼒有什么优点？⽤焦利⽒秤能够迅速准确测定出液膜即将破裂时的F 值，因⽽可以⽅便地算出表⾯张⼒值。
表面张力实验报告
表面张力实验报告一、引言表面张力是物质液体表面上的内聚力表现形式。
它的重要性在于影响着物质的流动性、液滴的形状以及液体与其他物质的相互作用。
本实验旨在通过测量不同液体的表面张力，探究其对液体特性的影响。
二、实验方法及步骤1. 实验材料准备- 平滑的平板- 针管- 加重物- 液面调节器- 甘油、水、酒精等不同液体2. 实验步骤- 将针管插入液面调节器中，并将其下端和内针管准备好。
- 将平板放在水平台上，用加重物稳定。
- 提起液面调节器，使针管吸取液体，直至液面接触平板边缘。
- 记录下不同液体在不同液面高度时的液面升降。
三、实验结果与分析通过实验观察，我们记录下了不同液体在不同液面高度时的液面升降情况，进而推算出各液体的表面张力值。
首先，我们发现在实验过程中，液体的表面张力会导致液面升降，这是由于表面张力使得液体分子在表面上产生了一个向内的受力，使液面呈弯曲状态。
而当液体分子与外界受力平衡时，液面升降达到平衡状态。
其次，我们比较了不同液体的表面张力。
实验结果显示甘油的表面张力较大，而酒精的表面张力较小。
这是因为甘油分子之间的吸引力较强，分子间离心力较小，因此表面张力较大。
而酒精分子之间的吸引力较弱，分子间离心力较大，导致表面张力较小。
进一步，我们探讨了不同因素对表面张力的影响。
实验中发现温度与表面张力之间存在一定的关系，温度升高会使表面张力减小。
这是由于温度升高引起分子热运动的加剧，使得表面上分子间的吸引作用减弱，从而导致表面张力降低。
四、实验误差分析在进行实验过程中，我们需要注意实验误差对结果的影响。
首先，针管与液体接触时产生的液体的吸附现象，会对测量结果产生一定影响。
其次，由于人为操作以及环境因素的存在，实验结果所得到的数值可能存在一定的误差。
为减小误差，我们可以采取以下措施：实验操作时尽量保持仪器干净和平稳，避免针管与液体接触时产生的吸附现象；在实验过程中进行多次测量，取平均值以减小人为误差；保持实验环境的稳定性，避免外部因素对实验结果的干扰。
表面张力的测定实验报告
浙江万里学院生物与环境学院化学工程实验技术实验报告实验名称：溶液表面张力的测定（1）实验目的1、掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术2、通过对不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能和表面吸附量关系的理解3、学习使用Matlab 处理实验数据（2） 实验原理1、 表面自由能：从热力学观点看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使体系总的自由能减小的过程。
如欲使液体产生新的表面A ∆，则需要对其做功。
功的大小应与A ∆成正比：-W=σA ∆2、 溶液的表面吸附：根据能量最低原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部大，反之，溶质使溶液的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。
这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。
显然，在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。
Gibbs 用热力学的方法推导出它们间的关系式 T cRT c )(∂∂-=Γσ(1)当0<⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Tc σ时，Γ>0，溶质能减少溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度，称为正吸附，此类物质叫表面活性物质。
（2）当0>⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Tc σ时，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，此类物质叫非表面活性物质。
由Tc RT c )(∂∂-=Γσ可知：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。
3、 饱和吸附与溶质分子的横截面积：吸附量Γ浓度c 之间的关系，有Langmuir等温方程式表示：cK cK ·1·+Γ=Γ∞4、 最大泡压法：（3） 实验装置与流程：将燃烧热实验的主要设备、仪器和仪表等按编号顺序添入图下面相应位置：图11－4最大气泡法测表面张力装置1． 恒温套管 2． 毛细管 3．数字式微压差测量仪 4． 滴液瓶 5． 烧杯 6．连接橡皮管（4） 简述实验所需测定参数及其测定方法：1、测定各浓度试剂在25℃的压强，2、根据s/DP=K ，可用蒸馏水的压强差求出K 值，也就是毛细管常数。
拉脱法测液体表面张力系数及数据处理
注：使用仪器编号为 8 1、硅压阻力敏传感器定标
砝码 M g 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500
电压V mv 14.8
29.9
44.7
59.8
74.7
89.7
105.0
大连本地重力加速度 g = 9.8011m s2 。
由最小二乘法拟合的仪器的灵敏度为 B = 3.062×103 mV N 。（见附录 C）
2、应严格调节吊环为水平，与水平方向偏差10 ，则测量结果引入误差为 0.5% ， 偏差 20 ，则引入误差1.6% 。
3、实验进行前须开机预热15 分钟。 4、旋转升降台时，尽量减少液体的波动。 5、实验室内风力不宜较大，以免吊环摆动致使数字电压表产生零点波动误差。 6、若液体为纯净水，则在使用过程中需要防止灰尘、油污及其他杂质污染，特
直线上，可以认为变量之间的关系为 yi = axi + b 。但一般说来，这些点不可能在同
一直线上。记 εi = yi − (axi + b) ，它反映了用直线 y = ax + b 来描述 x = xi , y = yi 时计算
值 y 与实际值 yi 产生的偏差。当然要求偏差越小越好，但由于 εi 可正可负，因此不
i =1
方和最小可以保证每个偏差都不会很大。于是问题归结为确定 y = ax + b 中的常数 a
n
n
∑ ∑ 和 b ，使函数 F (a,b) =
ε
2 i
=
( yi − axi − b)2 为最小。用这种方法确定系数 a 和 b 的
i =1
i =1
方法称为最小二乘法。
由极值原理得 ∂F (a,b) = ∂F (a,b) = 0 ，即
表面张力测定的数据处理
正丁醇溶液表面张力测定的数据处理表1 原始数据记录及数据处理c/(mol·dm -3)Δp/（kPa ）表面张力/(N·m -1)σ吸附量×106/Γ（mol·m -2）710-⨯Γc0.7440.072140.0000/0.020.6990.067781.56971.27420.050.6430.062353.02991.65020.10.5790.056144.39172.27700.150.5390.052265.16562.90380.200.4950.048005.66473.53060.250.4490.043546.01334.15740.300.4330.041986.27064.78420.350.4040.039176.4683 5.4110 自定义c ~σ函数拟合根据经验公式进行自定义函数拟)21ln(100P cP +⨯⨯-=σσσ合；拟合结果：P2=81.63965; P1=0.27398吸附量Γ表面吸附量由Gibbs 吸附等温式将上述公式求导后整理并进Γ行计算得到T dc d RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Γσ210P c c RT P +⨯=σ曲线线c c~Γ性拟合计算饱和吸附量∞Γ线性拟合直线的斜率为125360.0；取倒数得到饱和吸附量Γ∞为7.97706E-06 mol·m -2被测分子的横截面积S 0L S ⋅Γ=∞10;S 0=2.01219E-19m 2（1）由原始实验数据根据式①求出各浓度下正丁醇溶液表面张力：σ①00σσp p ∆∆=式中各项的含义：为溶液的最大附加压力（取平均值），单位kPa ；p ∆为纯溶剂（水）的最大附加压力（取平均值），单位kPa ；0p ∆为实验温度下纯溶剂（水）的表面张力，可查表得到。
例如 T=298K 时水的0σ表面张力为0.07214 N·m -1为实验温度下溶液的表面张力，单位为N·m -1σ（2）由数据通过origin 绘制散点图如图1所示，并进行自定义函数拟合c ~σ出参数P1和P2的数值表面张力和浓度之间符合下列公式②)21ln(100P cP +⨯⨯-=σσσ式中各项的含义：- 溶液的表面张力，单位为N·m -1σ -纯溶剂的表面张力。
表面张力测定实验报告
表面张力测定实验报告表面张力测定实验报告引言：表面张力是液体表面因内聚力而产生的一种特性。
它是液体分子间相互作用力的结果，对于理解液体的性质和应用有着重要的意义。
本实验旨在通过测定不同液体的表面张力，探究其与温度、溶质浓度的关系，以及了解表面张力在生活和工业中的应用。
实验原理：表面张力的测定可以通过测量液体在平衡状态下液体与气体的接触角来实现。
接触角是液体与固体或气体交界面上所形成的一个角度，它与表面张力有关。
当接触角越小，液体与固体或气体的相互作用力越强，表面张力也就越大。
实验步骤：1. 实验前准备：a. 准备所需的实验器材和试剂，包括测量接触角的仪器、不同液体样品和测量温度的装置。
b. 将实验器材进行清洗和消毒，确保实验结果的准确性和可靠性。
2. 测定液体的表面张力：a. 将待测液体倒入测量接触角的仪器中，使其形成一个液滴。
b. 通过调节仪器，使液滴与仪器上的标尺平行，并记录液滴的直径。
c. 观察液滴与仪器上的标尺之间的接触角，并记录下来。
d. 重复以上步骤，测量不同液体的表面张力。
3. 探究表面张力与温度的关系：a. 将同一种液体分别加热和冷却至不同温度。
b. 重复步骤2，测量不同温度下液体的表面张力。
c. 分析实验结果，观察表面张力是否随温度的变化而变化。
4. 探究表面张力与溶质浓度的关系：a. 在同一种液体中加入不同浓度的溶质，如盐或糖。
b. 重复步骤2，测量不同溶质浓度下液体的表面张力。
c. 分析实验结果，观察表面张力是否随溶质浓度的变化而变化。
实验结果与讨论：通过实验测量得到的表面张力数据可以用于计算液体的相对分子质量等相关参数。
实验结果显示，不同液体的表面张力存在差异，这与液体分子间相互作用力的不同有关。
此外，实验结果还表明，表面张力随着温度的升高而减小，这可能是因为温度升高会增加液体分子的热运动，使其分子间的相互作用力减弱。
另外，实验结果还显示，溶质浓度的增加会导致表面张力的降低，这可能是因为溶质的存在会干扰液体分子间的相互作用力。
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表面张力实验数据处理(origin8.0)
一、输入数据
1.打开origin窗口
2.在“Book1”“Sheet1”窗口中输入实验数据，A(X)为浓度，B(Y)为压力差。
3.右键点击Sheet1窗口空白处，选择“Add new column”，添加新列C(Y).
4.求溶液表面张力：
点击菜单中的column，选择“Set Column Values”（设置列值），出现图中的窗口，在空白对话框中输入溶液表面张力的计算公式：水的表面张力*Col(B)/ △P水，例如：30℃时，水的表面张力为0.07120，实验测定得水的最大压力差为0.758，则方程计算式为：0.07120*Col(B)/0.758，点击OK即可得到表面张力。
图1
二、非线性拟合
1.在Analysis菜单下选择Fitting（拟合）→Nonlinear Curve Fitt (非线性拟合)→Open Dialog，出现非线性拟合对话框(NLFit)
2.自定义拟合函数
➢在Settings选项卡下选择Function Selection列表项，在页面中Function旁的下拉菜单中选择New，出现Fitting Function Organizer新函数对话框。
➢分别输入：Name——函数名；Parameters Names——拟合函数中的参数名称（本实验中设定3个参数，P1,P2,P3），下面的Function窗口中输入本实验中用于拟合的自定义函数，y=P1-P2*ln(1+P3*x)，其中x为正丁醇溶液浓度；y为表面张力（此处的自定义函数，参照书上表面吸附一章中的希什科夫斯基公式），其他参数采用默认值。
➢单击Save，再单击OK关闭新函数对话框
图2
图3
3.指定函数变量数值
➢在NLFit对话框中选择Data Selection（选择数据范围）列表项。
➢展开Range1，分别确定σ和C数据在Sheet1中的所处列的位置以及数据的起止范围，如图4，去掉Rows旁方框中的钩。
图4
4.曲线拟合
➢点击Parameter选项卡，设定P1、P2、P3的初始值，在Value中都设为1（迭代算法的初始值）➢然后点击Fit进行拟合，见图5
➢计算机拟合后，得到FitNL1和FitNLCurve1两张表格。
从FitNL1—Parameters中可以看到P1、P2、P3的最优值。
P1值对应σ0实验温度下水的表面张力，将P1与σ0理论值比较，检验拟合的准确性。
FitNLCurve1表格中A列为浓度值，B列为根据拟合后曲线计算出的表面张力值。
➢FitNL1—Statistics项下的Reduced Chi-Sqr（偏差平方和）和Adj. R-Square（相关系数R2）指示了拟合结果的可靠性。
把P1,P2,P3, R2和偏差平方和记录在实验报告上。
➢FitNL1—Fitted Curves Plot为拟合后的曲线图，双击曲线图，将其放大，在该页中双击x,y轴，在Title后的空格中填入坐标名称及单位，最终修改坐标为X—C (mol/L)，Y—σ(10-3N/m)，修改好后右键点击页面空白处，选择copy page，将该图贴在Word内。
图5
三、dδ/dC的计算（对σ-C曲线进行求导）
1.选中FitNLCurve1表格中的B(Y)列，选择Analysis（数据分析）→Mathematics→Differentiate（求导），
出现求导对话框Mathematics:Differentiate。
2.展开Input→Range1，点击X和Y后面带箭头的按钮，分别确定拟合后曲线上的σ和C数据在FitNLCurve1
中的所处列，X—A(X)列，Y—B(Y)列，点击OK，在FitNLCurve1最后一列C(Y3)得到dσ/dC值。
四、求吸附量——浓度曲线
1.右键点击FitNLCurve1窗口空白处，选择“Add new column”（添加新列），添加新列D(Y3).
2.点击菜单中的column，选择“Set Column Values”（设置列值），出现图中的窗口.
3.在空白对话框中输入表面吸附量的计算公式：
-浓度*(dδ/dC)/(R*T)，即 -Col(A)*Col(C)/(8.314*T)
其中Col(A)为浓度值栏，Col(C)为(dδ/dC)值栏
4.点OK即可得到表面吸附量值。
5.同时选中D(Y3)和A(X1)列（表面吸附量—浓度），点击右键，选择Plo t（画图）→Symbol→Scatter（点
图），即可出现表面吸附量对浓度的关系曲线。
双击X 轴和Y 轴单位，分别修改为相应的坐标轴标志。
X—C(mol/L)，Y—Γ(10-3mol/m2)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
X،ھC (mol/L)
30
35404550556065707580X،ھC (mol/L)。