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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:cmd9670.11内径:cmd8470.122、质量标准曲线砝码质量/Kg0.00010.00030.00050.00070.0011'/mNmM8.124.140.856.480.50.00000.00020.00040.00060.00080.00100102030405060708090M'/mNm-1m/KgB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41036.80002.00009.05.1574KmKmM4'1036.83、测量'M次数12345平均1'/mNmM69.369.669.469.769.769.512222208.045)5.697.69()5.697.69()5.694.69()5.696.69()5.693.69(mNmSM1058.031.0mNmUM122098.0mNmUSMMM1')1.05.69(mNmM%14.0%1005.69098.0BmNgKMmgf1.88.91036.85.694'mNKgMfMmifi54221014.1098.01036.88.9)(mNf)00001.010000.8(122159.6710)8470.19670.1(1.8)(mNmddf15252122105.91098.111014.1)()(mNmddfff4、Ct0.15由Ct0.15得纯水的表面张力系数为1'48.73mNm测量误差=1'89.548.7359.67mNm%8%10048.7389.5''[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。
本文标题:液体表面张力实验报告
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