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1、实验报告：表面张力的测定优质资料(可以直接使用，可编辑 优质资料，欢迎下载）实验报告：表面张力的测定一、实验目的1液体表面张力的测定，了解物质体系性质、溶液表面结构、分子间相互作用（特别是表面分子相互作用），可用来帮助计算等张比容，工业设计中用来帮助估算塔板效率等。 2熟悉表面张力中常用的测定方法：（1）毛细管升高法（2）滴重法。二、实验原理（1）毛细管升高法：当一根洁净的、无油脂的毛细管浸进液体，液体在毛细管内升高到h高度。在平衡时、毛细管中液柱重量与表面张力关系为 式中，为表面张力，g为重力加速度，为液体密度，r为毛细管半径。如果液体对玻璃润湿=0，=1，则。（2）滴重法：当达到平衡时，从
2、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，即式中：m为液滴质量，r为毛细管外半径，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，式中给出的仅仅是理想液滴。经实验证明，滴下来的液滴大小是V/的函数，即有f(V/)所决定（其中V是液滴体积）所以式子可变为或其中F称为校正因子。三、实验仪器毛细管升高法：约25cm长、0.2mm直径的毛细管毛细管，读数显微镜，小试管，25C恒温槽。滴重法：毛细管（末端磨平），称量瓶，读数显微镜。四、实验步骤毛细管升高法：1、将毛细管洗净、干燥，于小试管中倾入蒸馏水，按图装好。2、用吸耳球在X管处慢慢地将空气吹入试管中，待毛
3、细管中液体升高后，停止吹气并使试管内外压力相等。待液体回到平衡位置，用度数显微镜测量其高度h。测定完毕后从X管吸气，降低毛细管内液面，停止吸气并使管内外压力相等，恢复到平衡位置测量高度。如果毛细管洁净，则两次测量的高度应相等，否则应清洗毛细管。3、测定毛细管内径。将毛细管插入高锰酸钾溶液后，洗净毛细管外层，用读数显微镜测量毛细管的内径。4、用密度计测量高锰酸钾的密度。滴重法：1、按图二装好仪器，把待测液体充满毛细管，并调节液位使液滴按一定时间间隔滴下。在保证液滴不受震动的条件下用称量瓶搜集30滴，用电子分析天平称重。2、用游标卡尺测量毛细管的外径。3、从液滴重量及液体密度计算滴下液滴体积。然后
4、求出v/r3数值，从表中查出校正因子F数值。根据式子求出表面张力。五、数据记录毛细管升高法：升高高度h/cm5.67 5.67溶液密度/(g/)0.9981内径r/mm0.654(读数显微镜) 0.220（用水测定毛细管升高h，计算所得）滴重法：液体+瓶质量m1/g26.1130瓶质量m2/g22.8806外径r/mm7.64六、数据处理毛细管升高法：滴重法：七、误差分析一1.用毛细管升高法测升高的高度时，精确度不好，因为液面的选取比较困难，误差有几个毫米至多，而且由于是隔着观测，读数的准确度也降低了。2.由于内径用读数显微镜，由于光学仪器往往使用起来较困难，而且由于固定毛细管的是泡沫，容易变
5、形，即导致读数显微镜容易发生扭曲，而改变显微镜中的读数，造成误差。3.毛细管内不干净，造成误差。4.毛细管用洗液灌洗后为用去离子水冲干净，有部分洗液依附于管壁。5.管内水柱未完全静止就测量。6.测量水柱高度仪器精度不足，实验者读数时未使液面对准直尺0刻度。7.测量毛细管内半径时，读数和对显微镜调焦不准确，调焦后未使管壁清晰可见。8.对于滴重法要求没有震动，但在实验过程中很难保证。9.用游标尺测量毛细管外径时，读数不准。二思考题1.如何调节读数显微镜？答：使显微镜镜筒位于标尺中部；用合适的光源照明被测物，调节照明方向，使视场明亮；调节目镜，使十字叉丝清晰；调节镜筒的工作距离（调焦），使像清晰并要
6、消除视差。2毛细管中水面为什么能上升？如果将毛细管插入盛有水银的器皿中，水银液面是否上升？答：通过洗耳球对毛细管吹气，使毛细管中的空气排出，拿去洗耳球后，毛细管内压强减少到小于大气压，水就被压上毛细管，又由于水的表面张力的存在，到一定高度水就下不来。若是水银就不会上升，因为水银不润湿毛细管壁液面不升反降。3使用毛细管前为什么要用洗液灌洗？答：毛细管结构精细，任何小杂质都有可能堵塞毛细管或依附在管壁上使管壁不光洁，从而使测量得到的数据不准确。实验题目液体表面张力系数的测定液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数，测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一，该方
7、法的特点是用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量的方法直观，概念清楚。拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器要求较高，由于用拉脱法测量液体表面的张力约在110-3110-2N之间，因此需要的有一种量程较小、灵敏度高、且稳定好的测量力的仪器。近年来，新发展的硅压阻式力敏传感器张力测定仪正能满足测量液体表面张力的需求，它比传统的焦利秤、扭秤等灵敏度高，稳定性好，且可数字信号显示，利于计算机实时测量。为了对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解，在对水进行测量以后，再对甘油进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随溶液浓度的变化现象，从而对这个概念加深理解。【目的要求】1、掌握用拉脱法测量液体的表
8、面张力系数。2、测量不同浓度的溶液的表面张力系数，观察掌握表面张力系数随溶液浓度的变化而变化的现象，加深对表面张力系数的理解。【仪器用具】液体表面张力测定仪、游标卡尺、烧杯等。【实验原理】实验装置，如下图，其中，液体表面张力测定仪，包括硅扩散电阻，非平衡电桥的电源和测量电桥失去平衡时输出电压大小的数字电压表，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环片。实验证明，当环的直径在3厘米附近而液体和金属环接触角近似为零时，运用公式F= (D1+D2)测量各种液体的表面张力系数的结果较为正确。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
9、方法称为拉脱法。若金属片为环状吊片时，可认为脱离力为表面张力系数乘以脱离表面的周长，即：F= (D1+D2)F为脱离力，D1、D2分别为圆环的内、外径，为液体的表面张力系数。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比：U=KF式中F为外力，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。所以【实验内容及要求】1、力敏传感器的定标；砝码质量/g0.5001.0001.5002.0002.5003.000电压/mv北京的重力加速度
10、(北纬39056):g=9.8012m/s2经最小二乘法拟合,得K= mv/N,拟和直线相关系数r= 2、测金属环内外径 外径D1/ cm ,内径 D2/cm，记下水的温度： 0C3、环的测量与清洗；4、测量液体的表面张力系数编号U1/mvU2/mvU/mvF/N/N.m-1123455、测甘油的表面张力系数编号U1/mvU2/mvU/mvF/N/N.m-112345【思考题】1、为什么做实验时要求将环用酒精清洗干净？2、为什么测表面张力时，要求动作要慢，又要防止仪器受振动，特别是水膜要破裂时？xx大学实验报告课程物理实验实验项目液体表面张力系数的测定成绩专业班级学号实验日期姓名同组人姓名指导
11、教师一【实验目的】（1） 掌握力敏传感器的原理和方法（2） 了解液体表面的性质，测定液体表面张力系数。二【实验内容】用力敏传感器测量液体表面的张力系数三【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
12、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。假如在液体中浸入一块薄钢片，则钢片表面附近的液面将高于其它处的,如图1所示。FtFtFmg图1由于液面收缩而产生的沿切线方向的力Ft称之为表面张力，角称之为接触角。当缓缓拉出钢片时，接触角逐渐的减小而趋于零，因此Ft方向垂直向下。在钢片脱离液体前诸力平衡的条件为 F = mg + Ft（1）其中F是将薄钢片拉出液面的时所施加的外力，mg为薄钢片和它所沾附的液体的总重量。表面张力Ft与接触面的周长2(l+d)成正比，故有Ft = 2(
13、l+d),式中比例系数称之为表面张力系数，数值上等于作用在液体表面单位长度上的力。将Ft代入式（1）中得 （2）当用环形丝代替薄钢片做此实验时，设环的内外直径为D1、D2,当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差f = Fmg =(D1+D2),此时 （3）只要测出力f和环的内外直径，将它们代入式(3)，即可算出液体的表面张力系数。式中各量的单位统一为国际单位。四【实验仪器】（1） FDNSTB 液体表面张力系数测定仪。（2） 砝码六个，每个质量0.500g五【实验步骤】（1） 开机预热。（2） 清洗玻璃器皿和吊环。（3） 在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。（4） 将砝码盘挂在力敏传感器上
14、，对力敏传感器定标。（5） 挂上吊环，测定液体表面张力系数。当环下沿全部浸入液体内时，转动升降台的螺帽，使液面往下降。记下吊环拉断液面瞬间时的电压表的读数U1，拉断后瞬间电压表的读数U2。则f=(U1-U2)/B六【实验注意事项】（1） 轻轻挂上吊环，必须调节好水平。（2） 在旋转升降台时，尽量是液体的波动要小。（3） 工作室不宜风力较大，以免吊环摆动致使零点波动，所测系数不准确。七【数据记录与处理】（1）力传感器标定 g=9.749m/s2砝码个数（个）012345电压（+）（mv）10.525.641.156.371.887.0电压（-）（mv）10.225.340.555.971.286
15、.9电压平均（mv）10.425.440.856.171.587.0（2）水的表面张力测定水温：23挂环内径：3.31cm 挂环外径：3.50cm测定次数12345U169.469.268.868.668.5U211.811.711.511.211.3U1-U2=57.4 (mv)（3）最小二乘法求灵敏度传感器电压与受力关系曲线应用最小二乘法程序直线拟合得：B=3.14 (V/N)（4）计算水的表面张力表面张力=1.83 (N)表面张力系数 =(1.83)/(3.31)+(3.50) =8.56 (N/m)八【实验参考书】大学物理实验张怀作著百度文库物理实验辽宁大学物理组九【实验小结】本次实验中,在老师的耐心指导下,我成功的完成拉此次实验.做完这实验自己懂得了不少的知识，了解了液体表面张力的一些性质，也明白了一些自然现象，如泡沫的形成，露珠为什么是球形等。这次实验做的挺成功的，我想成功主要原因有以下几点。第一，在实验前认真听老师讲解实验有关的知识、步骤、细节、注意事项等内容。第二，课前认真预习了实验液体表面张力系数测定，对于实验的基本原理、实验的操作方法 以及实验时所注意的细节都有了一定的了解，这样在做实验时就不会手足无措。现在也真正的理解了老师当时对我们所讲的“预习对于做实验很重要”这句话。