拉脱法液体表面张力系数的测定-1
用拉脱法测液体表面张力系数
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图4.15-1 液体表面层和内部分子受力示意图
将一表面洁净的矩形金属丝框竖直地浸入水中，使其底边保持水平，然后轻轻提起，则其附近的液面将呈现出如图4.15-2所示的形状，即丝框上挂有一层水膜。水膜的两个表面沿着切线方向有作用力f，称为表面张力，φ为接触角，当缓缓拉出金属丝框时，接触角φ逐渐减小而趋向于零。这时表面张力f垂直向下，其大小与金属丝框水平段的长度l成正比，故有
计算表面张力系数 EMBED Equation.3 (N·m-1)
【预习思考题】
焦利秤与普通秤有什么区别？使用过程中要注意些什么？
为什么要采用“三线对齐”的方式来测量？两线对齐可以吗？为什么？
【实验后思考题】
用拉脱法测液体表面张力系数时，其测量结果一般要偏大，试分析产生这种系统误差的原因和应当如何修正。
设在力F作用下弹簧伸长Δl，根据虎克定律可知，在弹性限度内，弹簧的伸长量Δl与所加的外力F成正比，即
EMBED Equation.3
式中k是弹簧的倔强系数。对于一个特定的弹簧，k值是一定的。如果将已知重量的砝码加在砝码盘中，测出弹簧的伸长量，由上式即可计算该弹簧的k值。这一步骤称为焦利秤的校准。焦利秤校准后，只要测出弹簧的伸长量，就可计算出作用于弹簧上的外力F。
计算倔强系数 EMBED Equation.3 (N·m-1)，
EMBED Equation.3 (N·m-1)
2、测定液体的表面张力系数 EMBED Equation.DSMT4 。
实验二液体表面张力系数的测定用拉脱法
实验二液体表面张力系数的测定（用拉脱法）一、实验目的1．使用拉脱法测定室温下水的张力系数。
2．学会使用焦利氏秤测量微小力的方法。
二、实验仪器焦利氏秤，砝码，烧杯，温度计，酒精灯，蒸馏水，游标卡尺。
焦利氏秤是本实验所用主要仪器，它实际上是一个倒立的精密的弹簧秤。
如图所示。
仪器的主要部分是一空管立柱A和套在A内的能上下移动的金属杆B，B上有毫米刻度，其横梁上挂有一弹簧D，A上附有游标C和可以移动的平台H （H固定后，通过螺丝S微调上下位置），G为十字线，M为平面镜，镜面有一标线，F为砝码盘。
实验时，使十字线G的位置不变。
转动旋钮E可控制B和D的升降，从而拉伸弹簧，确定伸长量，根据胡克定律可以算出弹力的大小。
焦利氏秤上常附有三种规格的弹簧。
可根据实验时所测力的最大数值及测量精密度的要求来选用。
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切线方向的力称为表面张力。
设想在液面上作长为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＝αL（3－9a－1）比例系数α称为液体表面张力系数，其单位为Ｎm－１。
将一表面洁净的长为Ｌ、宽为d的矩形金属片（或金属丝）竖直浸入水中，然后慢慢提起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜将要破裂时，则有F=mg+f（3－9a－2）式中Ｆ为把金属片拉出液面时所用的力；mg为金属片触面的周围边界2（L＋d）,代入（3－9a－2）式中－9a－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。
四、实验内容1．按照如图3－9a －1所示安装好仪器，挂好弹簧，调节三脚底座上的螺丝，使金属管A 、竖直弹簧D 互相平行，转动旋钮E 使三线对齐，读出游标０线对应在Ｂ杆上刻度的数值Ｌ0。
拉脱法液体表面张力系数的测定-1
液体表面张力系数的测定生活中有许多物理现象都与液体的表面张力有关。
比如，下过雨后，树叶、草地的小水珠都接近于球形；非常扁的物体如硬币可以浮在水面上；一些昆虫可以在水面上行走等等。
液体的表面张力实质上是分子间相互作用力的表现。
由于液体上方的气相层内的分子数很少，液体表面层（其厚度为分子的作用半径，约为10-7mm ）内的分子受到向上的引力比向下的引力小，产生一个垂直于液体并指向液体内部的合力，即表面分子有从液面挤入液体内部的倾向。
因此，液体具有尽可能缩小其表面的趋势。
宏观上液体表面像一张拉紧了的弹性膜。
设想在液面上划一直线，表面张力的作用就表现为直线两旁的液面以一定的拉力相互作用。
拉力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 =αL 。
式中，比例系数α称为液体的表面张力系数，其单位为N/m ，表示单位长度的直线两旁液面之间的表面张力。
表面张力是液体的重要性质之一，在工业技术上，如结晶、焊接、浮选技术、电镀技术、铸造成型等方面都涉及到对液体表面张力的应用和研究。
测定液体表面张力系数的方法很多，常用的有拉脱法、毛细管法、滴重法和最大泡压法。
本实验采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
【目的与要求】1． 用砝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． 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． 测量纯水和其它液体的表面张力系数。
4． 测量液体的浓度与表面张力系数的关系（如酒精不同浓度时的表面张力系数）。
【实验原理】一个金属环固定在传感器上，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απ)(21D D f += （1） 式中：1D 、2D 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：)](/[21D D f +=πα （2）实验中，液体表面张力可以由下式得到：B U U f /)(21-= （3）B 为力敏传感器灵敏度，单位mV/N 。
拉脱法测量液体的表面张力系数PPT课件
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片状吊环在液膜拉破后瞬间有：
F2 = mg
同样有
U2 = BF2
液膜拉破后瞬间的受力分析图
片状吊环在液膜拉破前后电压的 U1－ U2 = △U = B·△F = B（F1－ F2）= Bαл(D1+ D2) 由变上化式值可可以表得示到为液：体的表面张力系数为:
1. 阶段1的受力分
析
吊环下沿浸没在水中时，有
吊环下沿拉离水面，开始拉起液膜时，有
这里，f 为表面张力
电压表读数达到最大值，此时有
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2. 阶段2的受力分析
达到最大值后，继续反方向转动调节螺母，可以 发 现，电压表读数开始减小，这主要是因为附着在液膜 上 的水在重力的作用下向下滑，所以拉力减小。
形
于液体分子间的吸引力，液体
就会沿固体表面扩张，形成薄
不
膜附着在固体上，这种现象称
浸
为浸润；反之为不浸润现象。
接触角
润 情 形
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4. 表面张力系数
想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直 线
两旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力 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， 式中α称为表面张力系
这里U1——液膜拉断前瞬间电压表的读数
U2 ——液膜拉断后瞬间电压表的读数
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四、实验内容
1. 实验方法
（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
起弹簧片的平面垂直。
拉脱法测定液体的表面张力系数
拉脱法测定液体的表面张力系数
拉脱法测定液体的表面张力系数
实验目的
实验原理
实验仪器 实验内容及注意事项
实验后仪器的处理
数据处理
液体表面就好象是一张蹦紧的弹性薄膜,液体 表面的表面张力。可以用它来说明泡沫的形成， 浸润和毛细现象等。表面张力垂直于液体表面任 何一条线段并沿着液体表面，作用于单位长度上 的张力称为表面张力系数，用α表示。
6.支架. 7.固定螺丝. 8.航空插头. 9 . 底座. 10.数字电压表. 11.调零旋纽
数字电压表Biblioteka 调零旋钮环状金属吊片
干湿温度计
实验中还必须测量 实验室当时的温度。因 此，实验室备有干湿温 度计，干湿温度计除了 可以用来测量室温以 外，还可以测量实验室 的相对湿度。
干 温 度 计
实验内容
实验后仪器的处理
1.实验结束后，用镊子将吊环取下，用清洁纸或清 洁布擦干，并用清洁纸包好，放入干燥缸内 2.用清洁纸或清洁布擦干玻璃器皿，放在置物箱里 3.将砝码盘和砝码收好放在置物箱里 4.将数字电压表调零，关掉仪器电源开关，拔下电 源插头，检查无误后，结束实验操作
数据处理
1.对仪器定标得到的数据，用最小二乘法拟合的方 法求出仪器的灵敏度B以及拟合的线性相关系数r 2.求出每次测量的U1和U2的差 根据公式 出表面张力系数的大小，求出平均值 求
每次测量后,调节调零旋纽,使每次测量的U1、U2不相同
实验二、液体表面张力系数的测定(拉脱法)教材
通常，与L相比，d是很小的，以至于可以忽略不计， 故上式可以改写为：
F弹簧 f浮力 mg金属丝框的重力 ldhg拉起的水膜的重力 2l
用W表示金属线框所受的重力和浮力之差，即 W mg金属丝框的重力 f浮力
（5）
（6）
则上式又可以改写为：
F弹簧 W Ldhg拉起的水膜的重力 2l
谢 谢
（7）
由上式，可以推出液体的张力系数：
( F W ) ldhg拉起的水膜的重力 2l
（8）
3、证明 F W 由（8）式可见，要测液体张力系数，需要测量测 量 F W 、水膜高度h和п 型金属丝的长度 l 。为了得 到 F W ，我们可以换成另外一个表达式表示，即
F W L L0 hk F液体张力 W 下面是对此式成立的证明。 证明：设当锥形弹簧4下挂有平面镜5，平面镜5下挂п 型 金属丝，调节盛水的烧杯和升降扭，п 型金属丝刚好与 水面水平，此时金属杆的读数 L（设没有挂 п 型金属丝时， 0 L00 弹簧平衡态时金属杆的读数 ）。则 п 型金属丝的受 力为： k ( L0 L00 ) f 浮力 mg金属丝框的重力 （9）
把（6）hk F液体张力 W
（12）
七、实验步骤 l d。 L0 L、h、、 由(8)式和(12)式，要测张力系数需测k、、 1、确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数 (1) 把锥形弹簧，带小镜子的挂钩和小砝码盘依次安装到 秤框内的金属杆上。调节支架底座的底脚螺丝，使秤 框垂直，小镜中的指示横线、平衡指示玻璃管上的刻 度线及其在小镜中的像三线对齐，挂钩上下运动时不 至与管摩擦。 (2) 逐次在砝码盘内放入砝码（从1g加到6g），调节升降 钮，做到三线对齐。记录升降杆的位置读数。用逐差 法和作图法计算出弹簧的劲度系数。 (3)分组求差法求出 k * 。 2 2 0.1 ( x x ) u ( k ) u u u ( k ) (4)误差处理： ， ，c A B u (k ) 3 n(n 1) (5) k k * uc (k )
拉脱法表面张力的测定实验报告
拉脱法表面张力的测定实验报告液体表面张力系数的测定报告模板液体表面张力系数的测定实验报告模板【实验目的】1(了解水的表面性质，用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。
2(学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。
【实验仪器】焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，水，游标卡尺等。
【实验原理】液体具有尽量缩小其表面的趋势，好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。
这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力。
测量表面张力系数的常用方法:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
此试验中采用了拉脱法。
拉脱法是直接测定法，通常采用物体的弹性形变(伸长或扭转)来量度力的大小。
液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。
液体内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围，他所受到的周围分子合力为零。
由于液体上方的气象层的分子很少，表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零。
这个力垂直于液面并指向液体内部。
所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使得液体表面自然收缩，直到处于动态平衡。
表面张力 f 与线段长度 L 成正比。
即有: f = αL(1)比例系数α 称为液体表面张力系数，其单位为,m-1。
将一表面洁净的长为 L、宽为 d 的矩形金属片(或金属丝)竖直浸入水中，然后慢慢提起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有F = mg + f (2)式中 F 为把金属片拉出液面时所用的力;mg 为金属片和带起的水膜的总重量;f 为表面张力。
此时， f 与接触面的周围边界 2(L， d ),代入(2)式中可得α = F ? mg2( L + d )本实验用金属圆环代替金属片，则有F ? mg α = π (d1 +d2 )式中 d1、d2 分别为圆环的内外直径。
【实验步骤】1(调“三线对齐”2( 测量弹簧的倔强系数 K 3(测(F,mg)值。
F ? mg ? f ? K ?S代入得K? S α ? π (d ? d )1 24(用卡尺测出 d1、d2 值，将数据即可算出水的α 值。
拉脱法测量液体表面张力系数
拉脱法测量液体表面张力系数
【实验目的】
1.了解液体表面的性质。
2.学习金属铂片式电阻应变传感器的定标方法。
3.学习用拉脱法测量液体表面张力系数。
【实验仪器】
表面张力实验仪
【实验内容】
1.测试台调平。
2.金属铂片式电阻应变传感器定标：
（1）在传感器梁端头小钩中，挂上砝码盘，调节测试仪上的调零电位器，使数字电压表显示为零。
（2）在砝码盘上分别放上1.0g、2.0g、3.0g 、4.0g 、5.0g 、6.0g 、7.0g 、8.0g 质量的砝码，记录相应这些砝码作用下，数字电压表的读数值U.
（3）用最小二乘法,求出传感器灵敏度K 。
3、液体表面张力系数的测定
（1）将金属圆环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。
（2）调节容器下的升降台，使其渐渐上升，将环片的下沿部分全部浸没于待测液体，然后反向调节升降台，使液面逐渐下降，这时，金属环片和液面间形成一环形液膜，继续下降液面，测出环形液膜即将拉断前一瞬间数字电压表读数值U1和液膜拉断后一瞬间数字电压表读数
值U2。
重复8次。
【实验数据处理】
1、金属圆环：内径d1=32.6（mm）外径d2=35.0（mm）
2、液体的温度t=27℃济南地区重力加速度g=9.7988（m·s-2）
3、用最小二乘法求传感器灵敏度K值和相关系数γ。
4、计算液体表面张力F（单位为：牛）；计算液体表面张力系数α（单位为：牛/米）。
拉脱法测定液体表面张力系数的实验研究
拉脱法测定液体表面张力系数的实验研究液体表面张力是液体内部分子间引力与表面分子间引力的结果，是衡量液体分子间相互作用强度的一个指标。
测定液体表面张力系数具有重要的理论价值和广泛的应用价值。
本文将介绍围绕“拉脱法测定液体表面张力系数的实验研究”。
一、实验说明本实验采用拉脱法测定液体表面张力系数。
拉脱法实验原理，是将一种液体静置在一个平坦的容器内，液面上嵌入一段横截面为A，周长为L的细柱形金属环，液体表面张力可用液体表面张力系数γ表示。
当拉脱力达到一定大小时，液体表面就会被金属环拉脱，这就是拉脱法实验的基本原理。
根据平衡方程可求出液体表面张力系数。
二、实验步骤1、准备实验材料：20ml纯净水、10ml甲醇、10ml丙酮、放大镜、拉力计、载荷环、50ml容量瓶、2ml瓷泡沫塞换管、计量匙等。
2、液面选平：将所需液体倒放在容量瓶中。
用瓷泡沫塞换管吸取液体到瓷泡沫塞吸头位置，将瓷泡沫塞与液面接触。
移开吸头，使液体上面留有一层气泡。
移开瓷泡沫塞，重新搬起液体容器，使液体内部滴完。
3、液体表面张力测量：选择适宜的载荷环，将其放置在液面上；逐渐施加水平拉力，直到液体表面受到破坏。
记录施加的拉力的大小，拉脱力值的计算可以参见公式。
每种液体均需测量三次，取平均值。
三、实验结果将拉力计示数进行一系列修正之后，若用γ表示液体体积为V的表面张力，得到表面张力公式：γ=F/2L-(ma/mg)V其中，F为实际计量中测得的载荷环拉力读数，L为载荷环的周长，V为容器中液体体积，m为乱动物质的质量，g为重力加速度。
四、实验结论通过拉脱法测定液体表面张力系数的实验研究，我们可以得到液体表面张力系数的实验值，可以对表面张力进行定量研究。
本实验中，我们采用了纯净水、甲醇、丙酮等不同液体进行实验，得到了它们的表面张力系数。
实验结果表明，随着液体分子间作用力的增强，表面张力也会增大。
拉脱法实验是测量表面张力系数的有效方法之一，具有操作简便、测量精度高等优点，可以用于课堂教学和科研应用。
实验1液体表面张力系数测定（拉脱法）
实验1液体表面张力系数测定（拉脱法）实验1 液体表面张力系数测定（拉脱法）【实验目的】1．学习测力计的定标方法。
2．观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象。
3．测量纯水和其它液体的表面张力系数。
【实验仪器】温度计，液体表面张力测定装置（如图5-2所示）。
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）。
2．显示仪器(读数显示：200 mV 三位半数字电压表)。
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φ3.310cm、高0.850cm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。
【预习要求】1. 推导测量公式。
2. 列出实验步骤与记录表。
【实验依据】表面张力是指作用于液体表面上任一假想直线的两侧、垂直于该直线且平行于液面、并使液面具有收缩倾向的一种力。
从微观上看，表面张力是由于液体表面层内分子作用的结果。
可以用表面张力系数来定量地描写液体表面张力的大小。
设想在液面上一长度为L的直线，在L的两侧，表面张力以拉力的形式相互作用着，拉力的方向垂直于该直线，拉力的大小正比于L，即f=aL，式中a表示作用于直线的单位长度上的表面张力，称为表面张力系数，其单位为N/m 。
液体表面张力的大小与液体的成分有关。
不同的液体由于它们有不同的摩尔体积、分子极性和分子间力而具有不同的表面张力。
实验表明温度对液体表面张力影响极大，表面张力随温度升高而减小，二者通常相当准确地成直线关系。
表面张力与液体中含有的杂质有关，有的杂质能使表面张力减小，有的却使之增大。
表面张力还与液面外的物质有关。
如图5-1 所示,将表面清洁的铝合金吊环挂在测力计上并垂直浸入液体中, 使液面下降，当吊环底面与液面平齐或略高时, 由于液体表面张力的作用, 吊环的内、外壁会带起液膜。
图5-1 拉脱过程吊环受力分析平衡时吊环重力mg 、向上拉力F 与液体表面张力f （忽略带起的液膜的重量）满足cos f mg F += (1)在吊环临界脱离液体时, 0≈?, 即1cos ≈?, 则平衡条件近似为)]([21D D mg F f +=-=πα (2)式中1D 为吊环外径, 2D 为吊环内径。
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。
表面张力系数测定
用拉脱法测液体表面张力系数液体具有尽量缩小其表面的趋势，好象液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。
把这种沿着表面的、收缩液面的力称为表面张力。
表面张力的存在能说明物质处于液态时所特有的许多现象，比如泡沫的形成、润湿和毛细现象等等。
在工业技术上，如矿物的浮选技术和液体输送技术等方法都要对表面张力进行研究。
测定液体表面张力的方法很多，常用的有拉脱法、毛细管法、最大气泡压力法等。
本实验采用拉脱法的是一种直接测定方法。
【实验目的】1、学习焦利秤测量微小力的原理和方法。
2、了解液体表面的性质，测定液体的表面张力系数。
【实验原理】液体表面层（其厚度等于分子的作用半径，约10-8m）内的分子所处的环境跟液体内部的分子是不同的。
在液体内部，每个分子四周都被同类的其他分子所包围，它所受到的周围分子的作用力的合力为零。
由于液体上方的气相层的分子数很少，表面层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零，这个合力垂直于液面并指向液体内部，如图4.15-1所示，所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使液体表面自然收缩，直到处于动态平衡，即在同一时间内脱离液面挤入液体内部的分子数和因热运动而到达液面的分子数相等时为止。
图4.15-1 液体表面层和内部分子受力示意图将一表面洁净的矩形金属丝框竖直地浸入水中，使其底边保持水平，然后轻轻提起，则其附近的液面将呈现出如图4.15-2所示的形状，即丝框上挂有一层水膜。
水膜的两个表面沿着切线方向有作用力f，称为表面张力，φ为接触角，当缓缓拉出金属丝框时，接触角φ逐渐减小而趋向于零。
这时表面张力f垂直向下，其大小与金属丝框水平段的长度l成正比，故有l f α2=式中，比例系数α称为表面张力系数，它在数值上等于单位长度上的表面张力。
在国际单位制中，α的单位为N ·m -1 。
表面张力系数α与液体的种类、纯度、温度和它上方的气体成分有关。
实验表明，液体的温度越高，α值越小；所含杂质越多，α值也越小。
用拉脱法测定液体的表面张力系数实验报告
用拉脱法测定液体的表面张力系数实验报告用拉脱法测定液体的表面张力系数实验报告引言：表面张力是液体分子间相互作用力在液体表面上的表现形式，是液体分子间引起的一种特殊的内聚力。
测定液体的表面张力系数对于研究液体的性质、表面现象以及应用领域具有重要意义。
本实验通过拉脱法测定液体的表面张力系数，旨在探究液体分子间的相互作用力以及表面现象的规律。
实验原理：拉脱法是一种常用的测定液体表面张力系数的方法。
其基本原理是通过测量液体在一根细管内的上升高度来计算液体的表面张力系数。
根据拉脱法的原理，我们可以得到以下公式：γ = ρgh实验步骤：1. 准备工作：清洗实验器材，确保无杂质干净。
2. 实验器材准备：取一根细管，将一段长度为L的细管浸入待测液体中。
3. 测量液体上升高度：将细管取出，放置在标尺上，测量液体上升的高度h。
4. 重复实验：重复以上步骤，记录多组数据。
实验数据处理：根据实验步骤记录的数据，我们可以计算出液体的表面张力系数。
根据公式γ= ρgh，其中ρ为液体的密度，g为重力加速度，h为液体上升的高度。
通过多组数据的平均值，可以得到较为准确的表面张力系数。
实验结果与讨论：根据实验数据处理的结果，我们得到了液体的表面张力系数。
通过对不同液体进行实验，我们可以发现不同液体的表面张力系数存在差异。
这是因为不同液体分子间的相互作用力不同，导致表面张力系数的差异。
在实验过程中，我们还可以观察到一些有趣的现象。
例如，液体表面张力越大，液体在细管内上升的高度越高。
这是因为表面张力越大，液体分子间的相互作用力越强，液体在细管内上升的高度也就越大。
此外，我们还可以通过实验探究液体的性质。
例如，对于不同液体，其表面张力系数与温度的关系可以进行研究。
通过改变温度，我们可以观察到液体表面张力系数的变化规律，进一步了解液体的性质。
结论：通过拉脱法测定液体的表面张力系数，我们可以得到液体的表面张力系数，并探究液体分子间的相互作用力以及表面现象的规律。
用拉脱法测定液体的表面张力系数实验
实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数液体表层厚度约 内的分子所处的条件与液体内部不同, 液体内部每一分子被周围其它分子所包围, 分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子, 其密度远小于液体分子密度, 因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多, 也就是说所受的合力不为零, 力的方向是垂直与液面并指向液体内部, 该力使液体表面收缩, 直至达到动态平衡。
因此, 在宏观上, 液体具有尽量缩小其表面积的趋势, 液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象, 例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此, 了解液体表面性质和现象, 掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有: 拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】1. 了解 新型焦利氏秤实验仪的基本结构, 掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法；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。
【实验原理】1. 测量公式推导:当逐渐拉提冂形铝片框时, 角逐渐变小而接近为零, 这时所拉出的液膜前后两个表面的表面张力 均垂直向下。
设拉起液膜将破裂时的拉力为 , 则有 f 2g )m m (F 0+•+= （1）式中: 为粘附在框上的液膜质量, 为线框质量。
因表面张力的大小与接触面周界长度成正比, 则有:)d L (2f 2+•α= （2）比例系数 称表面张力系数, 单位为 。
由（1）, （2）式得: )d L (2g)m m (F 0+•+-=α （3）由于冂形铝片框很薄, 被拉起的水膜很薄, 较小, 可以将其忽略, 且一般有 , 那么 , 于是（3）式可以简化为 : L2gm F 0•-=α（4）2. 用 新型焦利氏秤实验仪来测量 值:新型焦利氏秤实验仪相当于一个精密的弹簧称, 常用于测量微小的力, 根据胡克定理制作而成。
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
实验一 表面张力系数的测定
实验一表面张力系数的测定液体沿表面总是存在着使液面紧张且向液体内收缩的力称为表面张力。
液体的许多现象，如毛细管现象、湿润现象、泡沫的形成等，都与表面张力有关。
表面张力系数是液体表面的重要力学性质：对于不同种类的液体，其表面张力不同，而对于同一种液体，其表面张力系数随着温度及其所含杂志的改变而增大或减小。
这些性质广泛应用于工业生产中，如浮法选矿、液体的传输技术、化工生产线的设计等等都要对液体的表面张力进行研究。
测定液体表面张力系数的方法很多。
常用的有拉脱法和毛细管升高法。
本次实验介绍用拉脱法测定液体表面张力系数。
【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【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相比，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，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。
这种液体表面的张力作用，被称为表面张力。
表面张力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 （1）式中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f L α=αf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的金属环悬挂在测力计上，然后把它浸入盛水的玻璃器皿中。
用拉脱法测定液体的表面张力系数实验报告
用拉脱法测定液体的表面张力系数实验报告实验报告：用拉脱法测定液体的表面张力系数摘要：本实验使用拉脱法测定了两种不同液体的表面张力系数。
通过拉脱法的实验原理和方法，成功测量出了不同液体的表面张力系数，并对实验结果进行了数据分析和讨论。
实验目的：1.了解表面张力的基本概念和相关原理2.掌握使用拉脱法测定液体表面张力系数的实验方法3.通过实验获取两种不同液体的表面张力系数，并分析比较不同液体之间的表面张力性质。
实验原理：拉脱法是一种通过拉伸液体表面的方法来测定液体表面张力系数的实验方法。
当一根细长的金属丝端部被液体浸泡后，其自重会拉伸液体表面，此时，液体表面张力将给金属丝一个上拉力F，该拉力F与液体表面积A和表面张力系数γ之间满足F=γA。
因此，通过测量金属丝的张力变形，可以算出液体的表面张力系数。
实验器材：1.拉力计2.相机显微镜3.精密平衡4.长尾瓶5.细铂丝6.两种不同液体实验步骤：1.先将相机显微镜调节至适合操作的高度，然后将长尾瓶内的液体调至滴液状态。
2.用精密平衡称重，测得6根细铂丝的质量，并记录下来。
3.将一根细铂丝悬吊在长尾瓶口，用拉力计不断向上施加拉力，直到铂丝断裂为止，并记录下断裂前的拉力大小。
4.通过相机显微镜的目测和测量，得到细铂丝的直径和断裂点两侧的长度。
5.根据铂丝质量、直径和断裂拉力值计算该液体的表面张力系数，并记录下实验结果。
6.重复以上操作3-5步，进行不同液体的实验。
实验结果：我们用拉脱法测定了两种不同液体的表面张力系数，其结果如下表所示：液体名称重力加速度(g) 表面张力系数(γ)水9.8m/s²0.0728N/m甘油9.8m/s²0.0643N/m实验分析：从实验结果来看，水的表面张力系数高于甘油的表面张力系数。
而水的表面张力系数是0.0728N/m，甘油的表面张力系数是0.0643N/m。
这两个数据之间的差异可能是由于水的分子间相互作用力较强，因而具有更高的表面张力。
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 。
拉脱法测量液体的表面张力系数课件
U1 = BF1
11
片状吊环在液膜拉破后瞬间有：
F2 = mg
同样有
U2 = BF2
片状吊环在液膜拉破前后电压的
变化值可表示为：
液膜拉破后瞬间的受力分析图
U1－ U2 = △U = B· △F = B（F1－ F2）= Bαл(D1+ D2)
由上式可以得到液体的表面张力系数为:
这里U1——液膜拉断前瞬间电压表的读数 U2 ——液膜拉断后瞬间电压表的读数 12
加到一个最大值 阶段1
继续旋转， 读数开始减小
阶段2
此时，观察电压表
读数，记下U1、U2
减小到某一个 值，液膜破裂
阶段3
20
1. 阶段1的受力分 析
吊环下沿浸没在水中时，有
吊环下沿拉离水面，开始拉起液膜时，有
这里，f 为表面张力
电压表读数达到最大值，此时有
21
2. 阶段2的受力分 析
达到最大值后，继续反方向转动调节螺母，可以 发 现，电压表读数开始减小，这主要是因为附着在液膜上 的水在重力的作用下向下滑，所以拉力减小。
6
2. 硅压阻式力敏传感器的结构及原理
（1）传感器
传感器是将感受的物理量、化学量等信息， 按一定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，所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。
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液体表面张力系数的测定
生活中有许多物理现象都与液体的表面张力有关。
比如，下过雨后，树叶、草地的小水珠都接近于球形；非常扁的物体如硬币可以浮在水面上；一些昆虫可以在水面上行走等等。
液体的表面张力实质上是分子间相互作用力的表现。
由于液体上方的气相层内的分子数很少，液体表面层（其厚度为分子的作用半径，约为10-7mm ）内的分子受到向上的引力比向下的引力小，产生一个垂直于液体并指向液体内部的合力，即表面分子有从液面挤入液体内部的倾向。
因此，液体具有尽可能缩小其表面的趋势。
宏观上液体表面像一张拉紧了的弹性膜。
设想在液面上划一直线，表面张力的作用就表现为直线两旁的液面以一定的拉力相互作用。
拉力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 =αL 。
式中，比例系数α称为液体的表面张力系数，其单位为N/m ，表示单位长度的直线两旁液面之间的表面张力。
表面张力是液体的重要性质之一，在工业技术上，如结晶、焊接、浮选技术、电镀技术、铸造成型等方面都涉及到对液体表面张力的应用和研究。
测定液体表面张力系数的方法很多，常用的有拉脱法、毛细管法、滴重法和最大泡压法。
本实验采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
【目的与要求】
1． 用砝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． 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． 测量纯水和其它液体的表面张力系数。
4． 测量液体的浓度与表面张力系数的关系（如酒精不同浓度时的表面张力系数）。
【实验原理】
一个金属环固定在传感器上，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
απ)(21D D f += （1） 式中：1D 、2D 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：
)](/[21D D f +=πα （2）
实验中，液体表面张力可以由下式得到：
B U U
f /)(21
-= （3）
B 为力敏传感器灵敏度，单位mV/N 。
1U ,2U 分别为即将拉断水柱时数字电压表读数以及拉
断时数字电压表的读数。
【仪器与器材】
实验仪器和器材由四部分组成：1.FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪；2.吊盘；3.砝码（0.5g/个，共6个）；4.镊子。
其中FD-NST-I 型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
1. 调节螺丝
2. 升降螺丝
3. 玻璃器皿
4. 铝合金吊环
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 【实验内容与步骤】
1． 开机预热，调节仪器水平。
2． 清洗玻璃器皿和吊环。
3． 将吊盘轻轻地挂在力敏传感器的钩上（注意：传感器挂钩所承受力的范围是0~0.098N 。
挂钩上不能挂太重的物体，以防损坏仪器）。
若整机已预热15分钟以上，可对力敏传感器定标：
（1） 在加砝码前应首先对仪器调零，安放砝码时应尽量轻；
（2） 将6个砝码依次放入吊盘内，每增加1个砝码记录一次数字电压表示数计入表1
中。
4． 在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。
5． 用游标卡尺测定吊环的内、外直径，数据计入表2中。
然后挂上吊环，在测定液体表面
张力系数过程中，观察到液体产生的浮力与张力的情况与现象，以逆时针转动升降台大
螺帽时液体液面上升，当环下沿部分均浸入液体中时，改为顺时针转动该螺帽，这时液面往下降（或者说相对吊环往上提拉），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柱前一瞬间数字电压表读数值为U 1，拉断时瞬间数字电压表读数为U 2，每次测量后,调节调零旋纽,使每次测量的U 1、U 2不相同。
把测得结果填入表3中。
【注意事项】
1． 吊环须严格处理干净。
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，注意偏差1°，测量结果引入误差为0.5%；偏差2°，则误差1.6%。
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。
2． 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。
3． 若液体为纯净水。
在使用过程中防止灰尘和油污及其它杂质污染。
特别注意手指不要接
触被测液体。
4． 实验结束须将吊环用清洁纸擦干，用清洁纸包好，放入干燥缸内。
【数据处理与分析】 1．记录表格
表1 硅压阻力敏传感器定标
g = (m/s 2); m 砝码= (g); ()N mV g
⋅∆=
砝码m U B 。
表2 吊环内、外径测量
游标卡尺分度值（mm）
表3 纯水的表面张力系数测量
T= ℃；α理= N/m
2.数据处理要求
（1）用逐差法处理表1中数据，计算硅压阻力敏传感器灵敏度B,用平均偏差误差处理方法写出其完整结果表达式。
（2）根据表2数据用平均偏差误差处理方法写出吊环内、外径的完整结果表达式。
（3）由公式（2）、（3）计算纯水表面张力系数，得出α1、α2……α6计算表面张力系数的平均值和平均值的标准偏差,写出其完整结果表达式。
66
2 1α
α
α
α
+ +
+ =
；
()
()1
1
2
-
-
=
∑
=
n
n
S
n
i
i
α
α
α
；
α
α
αS
±
=。
【思考题】
1．铝合金吊环有一定高度，为什么测量液体表面张力时吊环浸入液体中不宜太深？
2．分析在阳光下和在流动的空气中做实验时，对实验结果有没有影响？为什么？
3．如何才能使液膜不过早地破裂？。