表面张力的测定(精)

华 南 农 业 大 学 实 验 报 告

专业班次 应用化学2班 学号 200830790219 题目 光 亮 镀 锌 及 化 学 镀 镍 姓名 区 初 伟 日期 2010年4月19日

1、实验目的

1.1会用用毛细管升高法和滴重法测量液体表面张力常数，并熟悉掌握测定液体 表面张力的这两种常用方法。

1.2通过测定液体表面张力加深相关知识的了解。

2、实验原理 2.1毛细管升高法

当一根洁净、无油脂的毛细管浸入液体时,也体会在毛细管内升高,记高度为h.在平衡时毛细管中液体重量与表面张力之间的关系为:

h g r r ρπθπγ2 cos 2= ①

对很多液体来说,如果液体对玻璃润湿,θ=0,cos θ=1;则上式可化简为：2

hr

g ργ=

② 式中：γ为表面张力,g 为重力加速度,ρ为液体密度,r 为毛细管半径.

该式忽略了液体弯月面.更精确些时,可假设弯月面为一个椭圆球,②式

化为⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=3

2

1312.01288.03112h r h r h r h g ργ ③ 2.2滴重法

从实验教材图C.9-2 中可看出,当达到平衡时,从外半径为r 的毛细管滴下的液体质量 ,应等于毛细管周边乘以表面张力（或界面张力）,即 mg = 2πr γ. ④

式中：m 为理想液滴质量,r 为毛细管外半径,γ为表面张力,g 为重力加速度.

事实上,滴下来的仅仅是液滴的一部分因此上式中给出的液滴是理想液滴.经试验证明,滴下来的液滴大小事V/r 3 的函数,即由f(V/r 3)所决定（其中V 是液滴体积）,则上式可变为：

()

r

Fmg

r V rf mg ==

3/2πγ. ⑤

式中的F 称为校正因子.下面是V/r 3-F 表：

V/r 3 F V/r 3 F ∞ 0.159 3.433 0.2587 5000 0.172 2.995 0.2607 250 0.198 2.0929 0.2645 58.1 0.215 1.5545 0.2657 24.6 0.2256 1.048 0.2617 17.7

0.2305

0.816

0.2550

3、实验步骤

3.1毛细管升高法

3.1.1洗净、干燥无油污的长毛细管,往其装入蒸馏水,并按照装置图装好实验装置；

3.1.2用洗耳球向长毛细管吹气和吸气,待毛细管内液柱高度稳定时,测量并记录液柱高度h ,重复3次；

3.1.3用洗耳球使长毛细管吸进一定的高锰酸钾溶液,用读书显微镜测半径仪测量并记录毛细管的半径r. 重复3次； 3.2滴重法

3.2.1按照实验装置图装好装置,把蒸馏水充满毛细管,并调节液位是液滴慢慢地逐滴滴下,在保证液滴不受震动的条件下,用称量瓶搜集30滴液体准称并记录质量m,重复3次；

3.2.2用游标卡尺量出毛细管外径r ；

3.3.3用平均每滴液滴质量及水密度计算液滴体积,然后求出V/r 3 数值,找出对应的F 值,再求出γ.

4、实验数据记录及处理

实验次数

记录项目

1

2

3

毛细管升高H 测/cm

3.90 密度/g/ml 1.000 r 测/mm 0.4754 γ测/(N/m -2) 91.22×10-3

H 水/cm 4.0 γ算/(N/m -2) 72.28×10-3 28滴高锰酸钾溶液质

量m/g 3.144 每滴平均质量/g 0.1123 毛细管外径r/mm

3.85 V/r 3 1.9679 校正因子F 0.2642 γ液2/(N/m -1) 75.52×10-3

室温t/℃ 23 γ水/(N/m -1)

72.28×10-3

5、实验结果讨论与分析

5.1为什么测定表面张力时,要保持水、玻璃器皿、毛细管洁净？

答：防止灰尘或者有机物等杂质干扰试验结果.一般来说,添加了杂质的液体的表面张力会减少,导致升高法测量的液柱垂直高度h 偏低,滴重法测量的液滴质量m 偏少.

5.2毛细管升高法测定表面张力时,若毛细管与水面不垂直,对测量h 是否有影响？

答：没有影响.我们测量的是液柱垂直高度h,而不是液柱长度l.由

h g r r ρπθπγ2 cos 2=知,液体重量与表面张力平衡后,液柱垂直高度h 是定

值.

5.3结果分析

5.3.1实验结果表明，在毛细管升高法中，分别通过读数测定和测定水间接测定毛细管半径，进而测量高锰酸钾溶液的表面张力系数，结果相差较大，而用滴重法测量出的γ=75.52×10-3N/m -1，对比两者方法测量值，说明测定所用毛细

管有系统误差，导致较精确的读数测定半径失去准确性，对于测定水间接测定反而达到一定的理想结果。

5.3.2在用毛细管升高法中，用读数显微镜读数应注意边界的选定，且要注意数值的单位。

5.3.3滴重法相对于毛细管升高法更简单、快捷，但要注意校正因子的选定。