用焦利氏称测量液体表面张力系数

实验报告系级姓名日期No.评分：实验题目：焦焦利利氏氏秤秤法法测测量量液液体体的的表表面面张张力力实验目的：学习并掌握用焦利氏秤法测量液体的表面张力的方法，加深对液体表面张力的理解。实验原理：液体表层内分子力的宏观表现，使液面具有收缩的趋势。想象在液面上划一条线，表面张力就表现为直线两侧的液体以一定的拉力相互作用。这种张力垂直于该直线且与线的长度成正比，比例系数称为表面张力系数。把金属丝AB弯成如图(a)所示的形状，将其悬挂在灵敏的测力计上，浸到液体中，缓缓提起测力计时，金属丝就会拉出一层与液体相连的液膜，由于表面张力的作用，测力计的读数逐渐达到一最大值F（超过此值，膜即破裂）。。由于液膜有两个表面，若每个表面的力为F，则由'2FmgF得2'mgFF（1）表面张力F’的大小与分界线的长度成正比。即lF'（2）实验报告系级姓名日期No.评分：σ称为表面张力系数，单位是N/m。表面张力系数与液体的性质，杂质和温度有关。测定表面张力系数的关键是测量表面张力F，应用焦利氏秤液膜即将破裂可以方便地测量表面张力F。实验器材：焦利氏秤，自来水，肥皂水，金属丝，金属圈，钢板尺。实验内容:1、确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数k；2、测量自来水的表面张力系数；3、测量肥皂水的表面张力系数。数据记录处理:11、、确确定定焦焦利利氏氏秤秤上上锥锥形形弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数kkm/g0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0x/cm2.873.383.864.364.885.425.936.487.007.538.06（1）作图法：实验报告系级姓名日期No.评分：0123456012345m/gx/cm（2）由作图法,计算斜率得k1=0.957g/cm=0.937N/m逐差法：((2.5mg)xi+5-xix6-x1x7-x2x8-x3x9-x4x10-x5x/xcm2.652.622.642.652.642.64由逐差法计算得出k2=0.947g/m=0.928N/m。两种方法得到的k的平均值，就是最终的k值:k=0.9325N/m22、、测测量量自自来来水水的的表表面面张张力力系系数数（1）金属圈直径的测量次数123dAU直径d/cm3.523.553.503.520.026实验报告系级姓名日期No.评分：（2）焦利氏秤的读数/xcm次数10xx20xx30xx1xAU/xcm1.401.381.431.400.025由k=0.9325N/m,,1x=1.40cm,,d=3.52cm,,得得到到110.059/2kxNmd3、、测测量量肥肥皂皂水水的的表表面面张张力力系系数数（1）金属丝长度的测量次数123lAU长度l/cm3.683.693.693.690.006（2）焦利氏秤的读数/xcm次数10xx20xx30xx2xAU/xcm0.210.180.160.1960.021由k=0.9325N/m,2x=0.20cm,l=3.69cm,得到220.025/2kxNml不不确确定定度度分分析析：1、劲度系数k=0.9325N/m，，kU=0.0062、22()()xAUtUC仪，当0.68P时，t=1.32,仪=0.002㎝,C=3(1)自来水中x：AU=0.025,则122()()xAUtUC仪=0.033cm实验报告系级姓名日期No.评分：(2)肥皂水中x：AU=0.021,则222()()xAUtUC仪=0.028cm单位应该补上；3、22()()AUtUC仪当0.68P时，t=1.32,仪=0.01㎝,C=3(1)金属圈直径d：AU=0.026,则22()()dAUtUC仪=0.033cm(2)金属丝长度l：AU=0.006,则22()()lAUtUC仪=0.001cm同上；4、不确定度计算：误差传递公式：222)()()(DUxUkUUDxk（1）自来水的表面张力系数测定的不确定度：由k=0.9325N/m,1x=1.40cm,d=3.52cm1U122211()()()xkdUUUkxd=0.002（2）肥皂水的表面张力系数测定的不确定度：由k=0.9325N/m,2x=0.20cml=3.69cm2U222222()()()xklUUUkxl=0.001最最终终结结果果：：自来水的表面张力系数：1(0.0590.002)/NmP=0.68实验报告系级姓名日期No.评分：肥皂水的表面张力系数：2(0.0250.001)/NmP=0.68思考题：1、焦利氏秤法测定液体的表面张力有什么优点？答：焦利氏秤则是在测量过程中保持下端固定在某一位置，靠上端的位移大小来称衡，因而可以迅速测出液膜即将破裂时的F，克服了用普通的弹簧是很难迅速测出液膜即将破裂时的F这一困难，可以方便地测量表面张力F。焦利氏秤还把弹簧做成锥形，克服了因弹簧自重引起弹性系数的变化，实验精度较高。2、有人利用润湿现象设计了一个毛细管永动机（图5.2.1-3）。A管中液面高于B管，由连通器原理，B管下端滴水，而滴水可以作功，水又回到槽内，成为永动机。试分析其谬误所在。答：该装置的谬误之处在于忽视了液体的表面张力的作用，A管中液面虽然高于B管，但由于水有表面张力，液面差所提供的动力不能够使B管水滴顺利地滴下，于是不可能制成这种“永动机”。