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1、表面张力的测定实验报告优质资料(可以直接使用，可编辑 优质资料，欢迎下载）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姓名成绩班级学号同组姓名实验日期15年12月28日指导教师签字批改日期年月日（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，则需要对其做功。功的大小应与成正比：-W=2、 溶液的
2、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 (1)当时，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）当时，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
3、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：吸附量浓度c之间的关系，有Langmuir等温方程式表示：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114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。3、根据s/DP=K，可求出各浓度的s值。4、通过excel作图，作 图，可根据=1/K，求出饱和吸附量的值。（5）
4、实验操作要点：溶液浓度的准确性和所用毛细管、恒温套管的清洁程度。因此除事先用热的洗液清洗它们以外，每改变一次测量溶液必须用待测的溶液反复洗涤它们，以保证所测量的溶液表面张力与实际溶液的浓度相一致。并控制好出泡速度、平稳地重复出现压力差。而不允许气泡一连串地出。洗涤毛细管时切勿碰破其尖端，影响测量。温度对该实验的测量影响也比较大，实验中请注意观察恒温水浴的温度，溶液加入测量管后恒温10min后再进行读数测量。 二、 实验操作及原始数据表（20分）1、 记录数据表格：正丁醇溶液浓度moldm-300.010.0250.050.10.150.20.25DP1-0.463 -0.493 -0.468
5、-0.422 -0.396 -0.349 -0.324 -0.298 DP2-0.464 -0.489 -0.471 -0.419 -0.403 -0.353 -0.323 -0.301 DP3-0.455 -0.487 -0.463 -0.414 -0.393 -0.347 -0.327 -0.294 DP4-0.390 -0.438 -0.436 -0.403 -0.350 -0.315 -0.299 -0.264 DP5-0.410 -0.465 -0.423 -0.395 -0.360 -0.314 -0.304 -0.279 DP6-0.350 -0.447 -0.407 -0.33
6、1 -0.366 -0.305 -0.302 -0.274 压差读数KPa-0.422-0.470 -0.445 -0.397 -0.378-0.331 -0.313 -0.285 2、25时水的表面张力为s71.9710-3Nm-1，以s/DP=K求出所使用的毛细管常数。K= -0. 1705三、 数据处理结果（30分）作正丁醇的图作正丁醇吸附等温线正丁醇饱和吸附量正丁醇饱和吸附量：=1/K=10.7372=1.356正丁醇分子截面积So=1/ (为阿佛加得罗常数)。So=1/=0.73726.0210=4.43810容量瓶编号12345678溶液浓度moldm-300.010.0250.0
7、50.100.150.200.25压差读数KPa-0.422-0.470 -0.445 -0.397 -0.378-0.331 -0.313 -0.285 正丁醇水溶液s*10-371.9780.1475.8767.6964.4556.4453.3748.59正丁醇水溶液*10-5056.05135.9258.3466.7632.4761.6860.0正丁醇水溶液的c/(102)00.17840.18400.19360.21430.23720.26260.2907s= KDP= - 0.1705-0.470=80.1410-3Nm-1s= KDP= - 0.1705-0.445=75.8710
8、-3Nm-1s= KDP= - 0.1705-0.397=67.6910-3Nm-1s= KDP= - 0.1705-0.378=64.4510-3Nm-1s= KDP= - 0.1705-0.331=56.4410-3Nm-1s= KDP= - 0.1705-0.313=53.3710-3Nm-1s= KDP= - 0.1705-0.285=48.5910-3Nm-1=63.7910molm-2四、 思考讨论题（20分）1. 溶液表面上的“吸附”现象是怎样表现的？为什么会出现溶液表面的吸附现象？答：在溶液的表面层中的物质浓度与溶液内部物质浓度不同的现象叫“吸附”。出现表面吸附现象的原因是能量
9、最低原理2. 液体的表面张力大小与哪些因素有关？答：与该液体所处的温度、压力、液体的组成以及与之共存的另一相的组成有3. 用最大气泡压力法来测量表面张力时，毛细管尖端为何要刚好接触液面？答：如果毛细管尖端插入液下，会造成压力不只是液体表面的张力，还有插入部分液体的压力。4. 本实验结果准确与否关键决定哪些因素？答：本实验结果准确的关键在于仪器必须洗涤清洁，毛细管应保垂直，其端部应保持平整，溶液恒温后，体积略有改变，应注意毛细管平面与液面接触处要相切。控制好出泡速度、平稳地重复出现压力差。5. 本实验在数据处理过程中引入误差较大的处理是什么？答：通过作图获得：1、将实验点连成平滑的曲线；2、过曲
10、线上点作曲线的切线；3、由切线的斜率得到偏导数的值。梧州学院学生实验报告成绩： 指导教师：专业： 班别： 实验时间：实验人： 学号： 同组实验人：实验名称:液体表面张力系数测定测定实验目的: 1学习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：HLD_LST_II型液体表面张力系数测定仪仪器清单名称数量备注1、实验主机1台2、实验装置1台托盘、升降台大旋钮3、压力传感器1台4、砝码7个5、砝码盘1个6、圆形吊环1个7、玻璃器皿1个8、说明书1份9、国标线1根10、合格证1张装置介绍实验装置见下图。1、硅压阻力敏传感器 2、吊环钩 3、圆环形吊环 4、盛液体
11、的玻璃皿装被测量液体5、托盘 6、升降台大旋钮， 7、水平调节的螺丝 8、水平仪 9、固定支架 1 0、 传感器接口 11、传感器信号显示 1 2、调零旋钮 l 3、电源开关注意事项 1吊环应严格处理干净。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。片码用酒精洗干净，并用热吹风烘干。 2必须使吊环保持竖直和干净，以免测量结果引入较大误差。 3实验之前，仪器须开机预热1 5分钟。 4在旋转升降台时，尽量不要使液体产生波动。 5实验室不宜风力较大，以免吊环摆动致使零点波动，所测系数不准确。 6若液体为纯净水，在使用过程中防止灰尘和油污以及其它杂质污染。特别注意手指不要接触被
12、测液体。 7玻璃器皿放在平台上，调节平台时应小心、轻缓，防止打破玻璃器皿。 8调节升降台拉起水柱时动作必须轻缓，应注意液膜必须充分地被拉伸开，不能使其过早地破裂，实验过程中不要使平台摇动而导致测量失败或测量不准。 9使用力敏传感器时用力不大于0.098N。过大的拉力传感器容易损坏。严禁手上施力 10实验结束后须将吊环用清洁纸擦干并包好，放入干燥缸内。【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左右)内的分子所处的环境跟液体内部的分子缺少了一半和它吸引的分子。
13、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，在数值上等于单位长度上的表面张力。试验证明，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D2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
14、。当缓慢地向上提起金属环时，金属环就会拉起一个与液体相连的水柱。由于表面张力的作用，测力计的拉力逐渐达到最大值F(超过此值，水柱即破裂)，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f=(D1+D2) （3）则表面张力系数为 (4) 表面张力系数的值一般很小，测量微小力必须用特殊的仪器。本实验用FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪进行测量。FD-NST-I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
15、电压表的示数为U，则有 (5) 式中B表示力敏传感器的灵敏度，单位VN。 吊环拉断液柱的前一瞬间，吊环受到的拉力为=G+f；拉断时瞬间，吊环受到的拉力为=G。若吊环拉断液柱的前一瞬间数字电压表的读数值为U1，拉断时瞬间数字电压表的读数值为U2，则有： ， (6)故表面张力系数为 (7)【实验内容与步骤】1开机预热1 5分钟；2清洗玻璃器皿和吊环；3调节支架的底脚螺丝，使玻璃器皿保持水平； 4测定力敏传感器的灵敏度（公式）预热1 5分钟后，在力敏传感器上挂上吊盘，并对电压表调零；将7个质量均为0.5g的片码依次放入吊盘中(注：用镊子将片码放入吊盘中。吊盘晃动将带来电压表的数字跳动)，分别记下电压
16、表的读数；再依次从吊盘中取走片码，记下读数。将数据填入表1中。5、测定水的表面张力系数 将盛水的玻璃器皿放在平台上，并将洁净的吊环挂在力敏传感器的小钩上，并对电压表清零； 逆时针旋转升降台大螺帽使玻璃器皿中液面上升，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(或者说吊环相对往上升)。观察环浸入液体中及从液体中拉起时的物理现象。记录吊环拉断液柱的前一瞬间数字电压表的读数值U1，拉断时瞬间数字电压表的读数值U2。重复测量5次。数据记录及处理表1 力敏传感器灵敏度B的测定次数砝码质量增重时读数减重时读数平均值1234567用逐差法求则表2水的表面张力系数的测定（吊环内径=cm，
17、外径=cm）（水温=）测量次数U1（mV）U2（mV）U（mV）12345误差分析查资料，实验结果与准确值比较，计算百分误差。分析误差原因，总结实验。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】图3-1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，线段两侧便有张力相互作用，其方
18、向与L垂直，大小与线段长度成正比，如图3-1所示。即有式中为表面张力系数，其单位为。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，值不同；同一种液体的值随温度上升而减小；液体不纯净，值也会改变。因此，在测定值时必须注明在什么温度下进行，液体必须保持纯净。测量表面张力系数的方法很多，本实验用拉脱法测定。图3-2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。(注意有两个表面) （3-2） 本实验用焦利氏秤测出，然后代入式（3-2）计算出值。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
19、构造如图所示，用焦利氏秤测力是根据胡克定律式中，为弹簧的劲度系数，等于弹簧伸长单位长度的拉力,为弹簧伸长量，如果已知值，再测定弹簧在外力作用下的伸长量，就可以算出作用力的大小。【实验步骤】一、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。如弹簧振动不停，可将镊子靠在弹簧上端，轻轻阻挡弹簧，即可停止振动； 3在砝码盘上加1.0g、2.0g、3.0g、4.0g、5.0g、6.0g、7.0g、8.0g、9.0g的砝码
20、，调节小游标，当刻线重新处于“三线重合”位置时，读出读数;4 再加入1.0g砝码，然后依次取出1.0g砝码，分别记下，取二者平均值，用逐差法求出弹簧的劲度系数。即二、 的测定 1. 先用洗涤液，再用蒸馏水洗净玻璃皿，把装有蒸馏水的玻璃皿放在平台上。用镊子夹住金属环在洒精灯上烧干，再挂在挂钩上；2. 调节旋钮，使镜子刻线处于“三线重合”位置，读出标尺上的读数；3. 调节旋钮，让金属环的水平部分和液面接触（水平部分如果和液面不行，可用镊子调整金属环几次）；4观察镜子刻线是否在“三线重合”位置，如果不在，继续调节旋钮，直至标线处于“三线重合”位置；5在镜子刻线始终处于“三线重合”的情况下拉脱液膜，读
21、出读数。这个过程的动作应缓慢，旋转旋钮使平面台微降，液膜被拉起，这时弹簧伸长，再不断旋转旋钮控制平台，直至液膜恰好破灭； 6重复步骤2、3、4、5共5次，将数据记入表3-2中；7 用游标尺测出金属环的内外直径【数据记录与处理】 1. 利用上式计算出、。 2. 根据温度T，在-T表上查出该温度下水的表面张力系数，与所测量的作比较，算出百分误差。表3-1 k值的测定砝码质量/g增重读数/mm减重读数/mm平均值/mm0.0218.00218.00218.001.0221.08221.12221.102.0223.64223.66223.65 3.0226.50226.52226.51 4.0229
22、.36229.40229.38 5.0232.46232.48232.47 6.0235.38235.42235.40 7.0238.34238.38238.36 8.0241.44241.48242.46 9.0244.36244.40244.38mmmmmmN/m （g=9.8） 表3-2 F的测定T=_16_次数初始位置/mm水膜破裂时读数x/mm弹簧的伸长/mm1202.34206.824.482202.40207.304.503200.04204.524.484201.84206.364.525201.46206.024.56相对不确定度不确定度 张力系数 百分误差=100%=_5.2%_【附表及实验数据】表3-3 水对空气的T表TC/NTC/N20.0750220.072240.0766240.071960.0766260.071780.0764280.0714100.0761300.0711120.0757320.0709140.0754340.0705160.0733360.0702180.0730380.0698200.0725400.0695