5表面张力PPT

实验五液体表面张力系数的测定液体表面具有收缩到尽可能小的趋势，即液体表面层存在一定的张力，称为表面张力。泡沫的形成、润湿及毛细现象、栓塞等均与之有关。测量液体表面张力系数的方法有拉脱法、毛细管法、液滴测重法等。实验目的：1.掌握用力敏传感器测量微小力的原理和方法。2.了解液体表面的性质，用拉脱法测水的表面张力系数。一、仪器简介实验仪、测试台、砝码盘、砝码、金属圆环、玻璃皿、蒸馏水、温度计等力敏传感器测力示意图：在力敏传感器下的小勾上挂上砝码盘，从实验仪上读出初读数；加砝码后，读出末读数；可以求出力敏传感器的灵敏度，进而可以由力敏传感器测力。表面张力测量示意图：调节托盘升降螺丝，在液膜破裂前的瞬间读出末读数及液膜破裂后的读数，可求出作用于圆环的表面张力。二、实验原理KFU1.表面张力系数假想在液面上画一条长为L的线段，线段两侧的液面互施大小为f的拉力，这个拉力称为表面张力，并且其中α称为液体的表面张力系数，单位为N/m。Lf当金属圆环从待测液体表面脱离时，受到液体向下作用的表面张力（有内外两个面）：KFU在力敏传感器的悬梁臂上作用一力F时，将有一电压信号U输出，并且K称为力敏传感器的灵敏度，单位为mV/N。2.力敏传感器的灵敏度3.表面张力系数的测定将洁净的金属圆环浸入液体后慢慢地拉出水面，若拉断水膜前一瞬间电压表的读数为U1,此时外加拉力为拉断水膜后电压表的读数为U2,此时外加拉力为注意：1.金属圆环一定要清洁；2.U1是拉断水膜前一瞬间电压表的读数；3.力敏传感器的灵敏度k和水的表面张力（U1、U2）要通过多次测量求出。三、实验操作1．实验前的准备。仪器预热，调整底座水平，清洗圆环；2．力敏传感器的定标。电压表调零后，依次加入砝码共8g,记录电压表的相应读数；3．测定常温下水的表面张力系数。（1）清洗玻璃皿，盛水，置于支架台，悬挂金属圆环；（2）调节旋钮，使玻璃皿上升至将圆环的底部浸入水面。再使水面逐渐下降，记录即将拉断水膜前一瞬间数字电压表读数值U1和水膜拉断后数字电压表读数值U2，重复5次；4．记录金属圆环的外径d1和内径d2，测量水的温度。四、数据与结果1．力敏传感器的灵敏度；0.88170.8913k0.999r8.731b设U=a+b*m最小二乘法灵敏度k(mv/N)k=△U/g69.560.548.240.232.124.116.08.0电压（mv)8.6388.07.06.05.04.03.02.01.0砝码(g)△U=[∑(Ui+4-Ui))]/1687654321次数表一:测力敏传感器的灵敏度2．水的表面张力系数，与理论值比较的相对误差。（逐差法）-0.04776.1435.0032.6014.2614.214.214.114.314.5△U(mv)Eα(×10-3N/m)d2(mm)d1(mm)33.933.933.933.933.8U2(mv)相对误差表面张力系数外径内径48.148.14848.248.3U1(mv)表面张力系数金属圆环平均54321次数72.75α标(×10-3N/m)水温：20.℃数据记录表二:测表面张力系数2．水的表面张力系数，与理论值比较的相对误差。（最小二乘法）0.03575.3335.0032.6014.2614.214.214.114.314.5△U(mv)Eα(×10-3N/m)d2(mm)d1(mm)33.933.933.933.933.8U2(mv)相对误差表面张力系数外径内径48.148.14848.248.3U1(mv)表面张力系数金属圆环平均54321次数72.75α标(×10-3N/m)水温：20.℃数据记录表二:测表面张力系数五、问题讨论1.实验前为什么要清洁吊环？本实验在操作过程中还应该注意哪些方面？2.当吊环下沿部分浸入液体中后，旋转大螺帽使液面往下降，数字电压表的示数如何变化？试对拉出水膜的过程，进行受力分析。五、问题讨论1.对拉出水膜的过程，可以分为以下3个阶段：吊环浸没在水中，电压表显示负值反方向旋转螺母，电压表读数增加继续旋转读数增加到一个最大值继续旋转，读数开始减小减小到某一个值，液膜破裂此时，观察电压表读数，记下U1、U2阶段1阶段2阶段31.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，有电压表读数达到最大值，此时有这里，f为表面张力达到最大值后，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。2.阶段2的受力分析3.阶段3的受力分析在液膜拉破前瞬间有：F1=mg+f1+f2=mg+f在液膜拉破后瞬间有：F2=mg由此，可以得到液体表面张力：液体的表面张力系数