液体表面张力实验报告

液体表面张力系数的测定

［实验目的］

1、了解液体表面张力性质以及表面张力系数的含义和影响因素。

2、理解拉脱法测量液体表面张力系数的基本原理，了解测量方法。

3、了解用液体界面张力仪定标测量微小力的思想和方法。

4、了解液体界面张力仪的调节使用方法和校准方法。

5、熟悉实验的具体内容。

6、拟定出合理的实验数据记录表格。

［实验原理］

表面张力是液体表面的重要特性，它类似于固体内部的拉伸应力，这种应力存在于极薄的表面层内，是液体表面层内分子力作用的结果。作用于液面单位长度上的表面张力称为液体的表面张力系数，用来度量表面张力的大小。表面张力系数不仅与液体的种类有关，而且还与温度、纯度、表面上方的气体成分等有关。物质液体状态的许多性质都与液体的表面张力相关，如毛细现象、浸润现象等。因此，测量液体表面张力系数对于科学研究和实际应用都具有重要意义。测定液体表面张力系数的常用方法有：拉脱法，液滴测重法和毛细管升高法等。拉脱法是一种直接测定法，通过物体的弹性形变（拉伸或扭转）来度量力的大小，如扭力天平法、焦力称法等。

实验中采用拉脱法测量水与空气界面的表面张力系数。通过实验可以重点学习如下内容：（1）实验方法：测量液体表面张力系数的拉脱法。（2）测量方法：用液体界面张力仪定标测量微小力的方法。（3）数据处理方法：质量标准曲线的绘制方法。（4）仪器调整使用方法：液体界面张力仪的调整使用方法。

［实验内容］

1、整液体界面张力仪水平和零点，达到待测状态。

2、准液体界面张力仪。

（1）金属环上放一块小纸片，仪器调零。包括两个方面的调节：第一，调节刻度盘蜗轮，使零刻度线与游标零线重合，即读数为零；第二，调节调零微调蜗轮，使吊杆臂上的指针与平面反射镜的红线重合。

（2）在小纸片上放质量0.0005kg的砝码，测量金属环单位长度的受力F，即调节刻度盘蜗轮使指针与红线重合时刻度盘的读数。

（3）计算理论值F0＝mg/π(d1+d2)。

（4）比较测量值F与理论值F0，如果二者相等，说明校准准确；若不相等，调节两个吊杆臂，保证两臂的长度等值缩短或伸长，使刻度盘上的读数F与理论值F0相等。重复测量几次，直至二者一致为止。

3、测量绘制质量标准曲线。

（1）仪器校准后，放置不同质量m的砝码，记录刻度盘的读数f。

（2）以m为横坐标f为纵坐标绘制质量标准曲线。

4、测量室温下水的表面张力系数，与标准值比较，计算测量误差。 ［实验仪器］

液体界面张力仪、标准砝码、环形测试件（金属环）、玻璃杯、温度计

[数据记录及数据处理]

1、测量金属环直径d

外径：cm d 9670.11=

内径：cm d 8470.12=

M /m N m -1

m/Kg

图1质量标准曲线

从图1中任选两点（0.0002，15.5）（0.0009，74.0）

求得曲线斜率41036.80002

.00009.05.1574⨯=--=K m Km M 4'1036.8⨯==

3、测量'M

1

2

222208.04

5)5.697.69()5.697.69()5.694.69()5.696.69()5.693.69(-=⨯-+-+-+-+-=mNm S M 1058.031

.0-==

mNm U M 122098.0-=+=mNm U S M M M σ

1')1.05.69(-±=mNm M

%14.0%1005

.69098.0=⨯=B

mN g K M mg f 1.88.910

36.85.694'=⨯⨯=== mN K g M f M m i f i 54221014.1098.010

36.88.9)(-⨯=⨯⨯==∂∂=σσσ mN f )00001.010000.8(±=

12

2159.6710)8470.19670.1(1.8)(--=⨯+=+=mNm d d f ππα 152

5

2122105.91098.111014.1)()(----⨯=⨯⨯=+=∂∂=mNm d d f f f πασασα 4、C t ︒=0.15

由C t ︒=0.15得纯水的表面张力系数为1'48.73-=mNm α 测量误差＝1'89.548.7359.67-=-=-mNm αα

%8%10048.7389.5''

=⨯=

-ααα ［思考题］

1、用液体界面张力仪测量微小力时，为什么要使吊杆臂上的指针与平面反射镜中红线始终保持重合？

液体界面张力仪是通过测试件（如金属环）受力平衡来测量微小力的。根据吊杆臂上的指针与平面反射镜中红线是否重合，判断测试件受力是否达到平衡，二者重合表明受力平衡。因此，测量时必须保证吊杆臂上的指针与平面反射镜中红线始终保持重合，才满足测量条件，得到正确的测量结果。

2、实验中怎样操作才能在水膜拉破瞬间得到比较准确的测量数值？

在测量水的表面张力整个操作过程中，右手要慢慢调蜗轮把手，增大刻度盘读数，同时左手调节样品座螺丝，使吊杆臂上的指针与红线始终保持重合，直到把水膜拉破位置，此时记下的读数才是比较准确的测量数值。