液体表面张力系数测定实验报告

1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10、传感器接口．11、传感器信号显示12、调零旋钮l3、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15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2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810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。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f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：Lf(1)式中称为液体的表面张力系数，单位为1MN，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D1，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。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12fDD（）(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，数字式电压表的示数为U，则有UFB(5)式中B表示力敏传感器的灵敏度，单位V／N。吊环拉断液柱的前一瞬间，吊环受到的拉力为1F=G+f；拉断时瞬间，吊环受到的拉力为2F=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：,BUfGF11BUGF22，1212fUUFFB(6)故表面张力系数为121212f()()UUDDDDB(7)【实验内容与步骤】1．开机预热15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BUF）①预热15分钟后，在力敏传感器上挂上吊盘，并对电压表调零；②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)，分别记下电压表的读数0U～7U；再依次从吊盘中取走片码，记下读数7U~0U。将数据填入表1中。35、测定水的表面张力系数①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；②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ⅰ砝码质量gmi增重时读数i(m)UV减重时读数mVUi'平均值i(m)UV1234567用逐差法求30441iiiUUU则mgUB表2水的表面张力系数的测定（吊环内径1D=cm，外径2D=cm）（水温=℃）测量次数U1（mV）U2（mV）ΔU（mV）Nf310mN31012345误差分析经查表，在T=24．30℃时水的表面张力系数为72．14×310N／m。与实验结果比较，计算百分误差。分析误差原因，总结实验。