实验十二 表面张力的测定
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表面张力的测定
吊片法的测量原理及方法
由于θ难于测准，一般先将吊片加 工成表面粗糙，并处理的非常洁净， 使吊片被液体湿润，接触角θ→0 cosθ→1如图所示，同时t和l相比 非常小,可忽略不计，则上式变为：
吊片受力分析示意图
由此式可将表面张力值的准确率提升1%
吊片法测量小结
优点： 它具有完全平衡的特点。这是常用的实验方法之一， 且简单，操作方便，不需要密度数据，直观可靠，不仅 可用于测定气液表面张力，也可用于测定液液界面张力。 精确度可达到0.11 mNm-1。
缺点： (1)要求是液体必须很好地湿润薄片，保持接触角零； (2)需要标准物质校正浮力； (3)测定容器需要足够大； (4)不适合高温高压和深颜色液体的测定； (5)清洁程序复杂； (6)测定时稳定慢，不适合及时测量 该法也可用于测定油/水界面张力，方法是在水层上加油，即用 油取代液体上面的空气，形成油/水界面，然后将吊片放到界面 以下再拉起。需要注意的是油层应足够厚，以保证在拉起液膜时 吊片边缘不露出油层
吊片法的测量原理及方法
Wihelmy 吊片法又称吊板法，如图所示，采用盖玻片、云母片、滤 纸或铝箔竖平板插入液体，使其底边与液面接触，测定吊片脱离液 体所需的表面张力相抗衡的最大张力F，也可将液面缓慢地上升至 刚好与吊片接触，由此可知：
其中，F为砝码的重量，G为吊片的重量，l为吊片的宽度，t为吊片 的厚度，θ为接触角。
谢谢观赏
表面张力的测定 ——吊片法
组员：刘玲 刘晓彬 刘兴鹏
吊片法的测量原理及方法
在液体表面膜中，存在着使液体表面积缩小的力，称为表面张 力。表面张力永远和液体表面相切。液体分子间的力引起净吸 引力，而净吸引力引起表面张力。液体表面上的分子受到的净 吸力是作用于单位长度上的力。这一原理可直接用于表面 张力的测量。
物理实验技术中的表面张力测量方法与技巧
二、螺旋浮漂法
螺旋浮漂法是另一种常用的表面张力测量方法。具体步骤如下：
1.准备一定长度的细棒或细线，并将其一端固定在平台上，使其垂直于平台。
2.在细棒或细线上，依次系上一块小纸片，一枚针头和一枚螺旋状的浮漂。
3.将浸渍有测量液体的细棒或细线缓慢地拉出平台，直到浮漂开始浮起。
4.注意观察浮漂的上下运动，根据浮漂的运动方向判断表面张力的大小。
物理实验技术中的表面张力测量方法与技巧
引言：表面张力是指液体在其与气体界面上所呈现出来的作用力。在物理实验中，表面张力的测量是非常关键的，因为它涉及到液体的性质Байду номын сангаас相互作用力。本文将介绍一些常用的表面张力测量方法与技巧。
一、纸针法
纸针法是一种比较简单的测量表面张力的方法。具体步骤如下：
1.准备一片平整的玻璃板，并将其表面用软布擦拭干净，以保证测量的准确性。
3.在使用纸针法时，要注意避免纸针与液体交界处形成气泡，以保证测量的准确性。
4.在使用螺旋浮漂法时，要注意观察浮漂的运动方向，根据规律进行判断。
5.在使用凸轮法时，要确保实验装置的稳定性和准确性，避免其他因素对测量结果产生影响。
结论：表面张力测量在物理实验中具有重要的意义，它涉及到液体的性质以及与环境的相互作用。纸针法、螺旋浮漂法和凸轮法是三种常用的表面张力测量方法，每种方法都有其特点和适用情况。通过正确的操作技巧以及注意事项，可以有效地测量出液体的表面张力，为物理实验提供重要的数据支持。
4.当容器内的磁铁开始快速旋转时，自由悬挂的磁铁也会受到液体表面张力的作用，产生一定的位移。
5.利用传感器等仪器，记录自由悬挂磁铁的位移和时间，从而计算出液体的表面张力。
技巧与注意事项：
1.在进行表面张力测量前，要确保实验环境没有干扰因素，如风、震动等。
螺旋浮漂法是另一种常用的表面张力测量方法。具体步骤如下：
1.准备一定长度的细棒或细线，并将其一端固定在平台上，使其垂直于平台。
2.在细棒或细线上，依次系上一块小纸片，一枚针头和一枚螺旋状的浮漂。
3.将浸渍有测量液体的细棒或细线缓慢地拉出平台，直到浮漂开始浮起。
4.注意观察浮漂的上下运动，根据浮漂的运动方向判断表面张力的大小。
物理实验技术中的表面张力测量方法与技巧
引言：表面张力是指液体在其与气体界面上所呈现出来的作用力。在物理实验中，表面张力的测量是非常关键的，因为它涉及到液体的性质Байду номын сангаас相互作用力。本文将介绍一些常用的表面张力测量方法与技巧。
一、纸针法
纸针法是一种比较简单的测量表面张力的方法。具体步骤如下：
1.准备一片平整的玻璃板，并将其表面用软布擦拭干净，以保证测量的准确性。
3.在使用纸针法时，要注意避免纸针与液体交界处形成气泡，以保证测量的准确性。
4.在使用螺旋浮漂法时，要注意观察浮漂的运动方向，根据规律进行判断。
5.在使用凸轮法时，要确保实验装置的稳定性和准确性，避免其他因素对测量结果产生影响。
结论：表面张力测量在物理实验中具有重要的意义，它涉及到液体的性质以及与环境的相互作用。纸针法、螺旋浮漂法和凸轮法是三种常用的表面张力测量方法，每种方法都有其特点和适用情况。通过正确的操作技巧以及注意事项，可以有效地测量出液体的表面张力，为物理实验提供重要的数据支持。
4.当容器内的磁铁开始快速旋转时，自由悬挂的磁铁也会受到液体表面张力的作用，产生一定的位移。
5.利用传感器等仪器，记录自由悬挂磁铁的位移和时间，从而计算出液体的表面张力。
技巧与注意事项：
1.在进行表面张力测量前，要确保实验环境没有干扰因素，如风、震动等。
测定表面张力的实验操作指南
测定表面张力的实验操作指南实验目的：测定液体的表面张力。
实验原理：表面张力是指液体表面上的分子间相互作用力。
在液体表面，由于表面分子的自由度受到限制，分子受到的内力为向内收缩的趋势。
这种现象可以用表面张力来描述。
表面张力的测定可以通过测量液体在一定温度下液体表面凹陷或凸起的高度来进行。
根据杨氏方程，可以通过测量液体的凹陷或凸起高度来计算表面张力的数值。
实验器材：1. 试管：用于盛放液体的容器。
2. 量筒：用于测量液体的体积。
3. 针管：用于形成液体在试管内的凹陷或凸起。
4. 温度计：用于测量液体的温度。
5. 数码显微镜：用于测量凹陷或凸起的高度。
实验步骤：1. 准备工作：a. 所有器材清洗：将试管、量筒、针管等器材用去离子水进行清洗，确保无杂质干净。
b. 温度调整：将待测液体放置在恒温水浴中，使得液体温度稳定在实验所需温度。
2. 实验操作：a. 预备操作：用量筒准确地量取一定量的待测液体，并注入试管中。
b. 形成凹陷或凸起：将针管浸入试管中，先将其中的空气排出，然后再将针管插入待测液体，形成凹陷或凸起。
c. 测量凹陷或凸起的高度：使用数码显微镜，对凹陷或凸起的液面进行测量，并记录读数。
d. 温度控制：在每次测量前后，使用温度计对待测液体的温度进行测量，确保温度稳定。
3. 数据处理与计算：a. 计算表面张力：根据液体的凹陷或凸起高度数据，利用杨氏方程以及已知数据（液体密度、重力加速度等）计算表面张力。
b. 数据统计：对多次实验测得的数据进行平均，并计算测量误差。
实验注意事项：1. 液体选择：为了减小实验误差，最好选择具有较大的表面张力的液体进行实验。
2. 温度控制：确保待测液体在实验过程中温度保持稳定。
3. 器材清洗：要保证使用的器材干净，以避免干扰实验结果。
4. 液面读数：使用数码显微镜时，注意对液面的读数精度和准确性。
实验结果分析：根据实验测得的表面张力数值，可以得到不同液体表面分子间相互作用力的大小。
实验十二 溶液中的吸附作用及表面张力的测定
溶液中的吸附作用及表面张力的测定中国科学技术大学少年班学院摘要：本实验通过最大气泡压力法对不同浓度的正丁醇溶液的表张力进行测定，并由此计算溶液界面上的吸附量并由饱和时吸附量的值计算得到正丁醇的分子截面积。
关键词：最大气泡压力法，表面张力，正丁醇，表面吸附1前言对于液体而言，其界面和表面处的性质尤为重要，可以决定其很多用处，而对于这部分性质而言，表面张力是其中最重要的一个数值，例如表面活性剂和表面吸附都要以表面张力为基础。
对于表面张力的测定则由很多方法，例如液膜法和泡压法，本实验采用的泡压法是利用溶液中气泡在涨破瞬间的压力来计算得到表面张力数值的。
2实验部分2.1实验仪器及试剂HK-2A型超级恒温水浴DMP-2B型数字式微压差测量仪Perfluid Model BT50b 气泵恒温套管，毛细管，100mL容量瓶，2mL移液管正丁醇，蒸馏水，铬酸洗液2.2实验设计2.2.1吸附量的求得吸附量定义为溶液中表层与里层浓度之差，曾经有人用刮下表层液膜并测定其中溶质浓度的方法来计算吸附量，这种方法虽然来自于最原始的对于吸附量的定义，但是用刀片刮下表层液膜这一点上操作起来十分困难，而吉布斯则从热力学上对吸附量的数值进行了推导，得到了吸附量与其他各个热力学函数之间的关系式：Γ=−cRT (ðσðc)T(1)其中σ为溶液的表面张力，c为溶液浓度，T为温度，溶液浓度和温度都容易得到，故此时的任务便是求得(ðσðc )T项，为了求出偏导数的值，则至少要测量多组表面张力-浓度数据，而其中表面张力的测定便要用到最大气泡压力法。
2.2.2最大气泡压力法测定表面张力对于毛细管口处的一个气泡而言，它受到内外两个压力差的作用，同时还受到毛细管口一圈处表面张力的作用，在表面张力的作用下，气泡仍然停留在管口处不溢出，而当气压差达到一定大小的时候，表面张力无法再维持住气泡，则气泡此时会从管口溢出，在溢出时，两个作用力大小应该相等，可以得到关系式：2πrσ=ρg∆P (2)等式左侧为气泡受到的表面张力，其中r为毛细管管口半径，右侧则为压力差在气泡上的作用力，在测定的时候，∆P的数值可以从微压计上读出，但是毛细管半径和溶液密度的数值则不易得到，而在溶液密度变化不大的情况下，对于两个情况下的表面张力和压力差数值，可以近似得到：∆P1∆P2=σ1σ2(3)由上式可以得知，只要在某种已知表面张力的液体中进行一次测定，之后每一次便都可以通过压力差的数值得到表面张力的数值，定义K′=σ1∆P1为毛细管常数，则对于某一固定的毛细管而言，此常数为一定值，而某一情况下的表面张力则可以表达为σ=K′∆P (4)由此便可以计算得到任意情况下的表面张力数值。
中科大物理化学实验十二：溶液中的吸附作用和表面张力的测定
（2）关于相关曲线的讨论 1）由σ~c 图可知，正丁醇溶液的表面张力σ随着其浓度的增加而逐渐降低，为正吸附，故 正丁醇是一种表面活性物质。当正丁醇的浓度增大到一定值时，溶液的表面张力σ的随浓度 的变化较小，此时有可能已经形成了单分子层的饱和吸附层； 2）由Г-c 图可知，当浓度较小时，随着浓度的升高，吸附量逐渐增加。
图2
5
6、连接橡皮管。
如毛细管的半径为 r，气泡由毛细管口逸出时受到向下的总作用力为r2P 最大，而
P 最大＝P 系统－P 大气压
hg
式中，h－数字式微压差测量仪上的读数 g－重力加速度
－压力计内液体的密度
气泡在毛细管上受到表面张力引起的作用力为 2r。气泡自毛细管口逸出时，上述两种力
看作相等，即：
r 2 P最大 r 2hg
（5）
r hg
2
（6）
若用同一只毛细管和压力计，在同一温度下，对两种溶液而言，则得：
1 h1 2 h2
1
2 h2
h1
K' h1
(7)
式中 K' 为毛细管常数。 用已知表面张力2 的液体为标准，从（7）式可求出其他液体的表面张力1。
线的斜率 B ( ( c )T )代入 Gibbs 吸附公式，可以求出不同浓度时气
－液界面上的吸附量。
在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由 Langmuir 等
温方程式表示：
K C
1 K C
(2)
图 1 正丁醇水溶液的表面
张力与浓度的关系图
为饱和吸附量，K 为经验常数，与溶质的表面活性大小有关。
将（3）式化成直线方程，则
CC 1
(3)
图2
5
6、连接橡皮管。
如毛细管的半径为 r，气泡由毛细管口逸出时受到向下的总作用力为r2P 最大，而
P 最大＝P 系统－P 大气压
hg
式中，h－数字式微压差测量仪上的读数 g－重力加速度
－压力计内液体的密度
气泡在毛细管上受到表面张力引起的作用力为 2r。气泡自毛细管口逸出时，上述两种力
看作相等，即：
r 2 P最大 r 2hg
（5）
r hg
2
（6）
若用同一只毛细管和压力计，在同一温度下，对两种溶液而言，则得：
1 h1 2 h2
1
2 h2
h1
K' h1
(7)
式中 K' 为毛细管常数。 用已知表面张力2 的液体为标准，从（7）式可求出其他液体的表面张力1。
线的斜率 B ( ( c )T )代入 Gibbs 吸附公式，可以求出不同浓度时气
－液界面上的吸附量。
在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由 Langmuir 等
温方程式表示：
K C
1 K C
(2)
图 1 正丁醇水溶液的表面
张力与浓度的关系图
为饱和吸附量，K 为经验常数，与溶质的表面活性大小有关。
将（3）式化成直线方程，则
CC 1
(3)
表面张力的测定
2������ ������
(2-88)
最大附加压力由数字微压差计或 U 型管压差计读出。 用数字压力 计可以直接读出压差的值， Pa， 体系的导气管接数字微差计的负压口， 正压口与大气相通。若用数字微差计，压差则以Δ������������ 表示。 1 σ = ������Δ������ ������ 2
������ ������������ ������������
( ) ������ (2-87)
������������ ������������
������������
式中，Γ为表面吸附量，mol/������2 ；σ为表面张力，J m2 ；( ) ������ 为 在一定温度下表面张力随浓度的改变率，即 ( ) ������ < 0，Γ > 0，溶质能降低溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度
B Linear Fit of Sheet1 B
0.07
Pearson's r Adj. R-Square
B
0.06
B
0.05
0.04
0.03
0.02 200
300
400
500
600
700
800
A
折射率-浓度曲线：
W2 n������ 0.05 0.1 1.3359 1.3385 0.15 1.34 0.2 1.3455 0.25 1.349 0.3 1.35 0.4 1.356 0.5 1.3599
Residual Sum of Squares Pearson's r Adj. R-Square
0.07
0.06
B
0.05
0.04
0.03
0.02 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
(2-88)
最大附加压力由数字微压差计或 U 型管压差计读出。 用数字压力 计可以直接读出压差的值， Pa， 体系的导气管接数字微差计的负压口， 正压口与大气相通。若用数字微差计，压差则以Δ������������ 表示。 1 σ = ������Δ������ ������ 2
������ ������������ ������������
( ) ������ (2-87)
������������ ������������
������������
式中，Γ为表面吸附量，mol/������2 ；σ为表面张力，J m2 ；( ) ������ 为 在一定温度下表面张力随浓度的改变率，即 ( ) ������ < 0，Γ > 0，溶质能降低溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度
B Linear Fit of Sheet1 B
0.07
Pearson's r Adj. R-Square
B
0.06
B
0.05
0.04
0.03
0.02 200
300
400
500
600
700
800
A
折射率-浓度曲线：
W2 n������ 0.05 0.1 1.3359 1.3385 0.15 1.34 0.2 1.3455 0.25 1.349 0.3 1.35 0.4 1.356 0.5 1.3599
Residual Sum of Squares Pearson's r Adj. R-Square
0.07
0.06
B
0.05
0.04
0.03
0.02 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
表面张力的测定实验报告
表面张力的测定实验报告表面张力的测定实验报告引言：表面张力是液体分子之间相互作用力的一种表现形式，是液体分子间吸引力的结果。
表面张力的测定对于研究液体性质、液滴形成和液体表面现象具有重要意义。
本实验旨在通过测定不同液体的表面张力，探究液体分子间相互作用力的差异，并了解表面张力对液体特性的影响。
实验材料与仪器：1. 三种不同液体：水、酒精、甘油2. 试管3. 滴管4. 皮尺5. 密度计实验方法：1. 实验前将试管清洗干净，以避免杂质对实验结果的影响。
2. 分别取一定量的水、酒精和甘油，注入三个试管中。
3. 将试管放在水平桌面上，注意保持试管外壁干燥。
4. 使用滴管，逐渐向试管中滴加液体，直到液体溢出试管口为止。
记录滴加液体的滴数。
5. 重复上述步骤3-4，每种液体进行三次测定，取平均值。
实验结果与数据处理：根据实验方法得到的滴加液体的滴数，可以计算出液体的表面张力。
根据液体表面张力的公式，表面张力=密度×重力加速度×滴数/滴液体积，可以得到不同液体的表面张力值。
通过对实验数据的处理，可以得到以下结论：1. 水的表面张力最大，酒精次之，甘油的表面张力最小。
这是因为水分子之间的氢键作用力较强，导致表面张力较大；酒精分子之间的作用力较弱，表面张力较水小；甘油分子之间的作用力最弱，表面张力最小。
2. 表面张力与液体的分子间相互作用力有关。
分子间相互作用力越强，表面张力越大；相反，作用力越弱，表面张力越小。
3. 表面张力对液体的性质有一定影响。
表面张力大的液体，易形成液滴，不易湿润固体表面；表面张力小的液体，不易形成液滴，易湿润固体表面。
讨论与改进：本实验通过测定不同液体的表面张力，探究液体分子间相互作用力的差异，并了解表面张力对液体特性的影响。
然而，由于实验条件的限制，实验结果可能存在一定误差。
为提高实验的准确性和可靠性，可以进行以下改进：1. 增加实验重复次数，取平均值，减小误差。
2. 使用更精确的仪器，如精密滴管和数字密度计，提高测量的准确性。
物化实验——表面张力的测定
物理化学实验报告
实验名称：表面张力的测定
实验目的：掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术。
实验步骤：
1、仪器常数的测定
(1)仔细洗净支管试管与毛细管，连接装置。
(2)加人适量的重蒸馏水于支管试管中，毛细管端面与液面相切。
(3)打开滴液漏斗缓慢抽气，使气泡从毛细管缓慢逸出，调节逸出气泡每分钟20个左右。
读出最大压差值，读3次，取平均值。
2、待测样品表面张力的测定
配置0.02~0.8mo1·L(0.025,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30,0.
40 ,0. b0 ,0. 80)的正丁醇溶液。
(正丁醇P二0. 8109)可先配制0. 80 mol/ L的溶液，其它的浓度用稀释的办法配制。
3、用待测溶液洗净支管试管和毛细管后，方法同1，装
人待测样品，测定气泡缓慢逸出时的最大压差。
数据处理及讨论：
大气压：728.1mmHg
标准溶液
图形如下：
质量浓度为：
仪器常数K=σ/Δp=72.75×10-3/0.628×106=1.16×10-7
由浓度对σ作图得
由此得到多项式拟合方程：σ=0.0658-0.09283c+0.05926c²dσ/dc=0.11852c-0.08283
最后结果为：Γ=-c（dσ/dc）/RT=-4.78×10-5c²+3.34×10-5实验讨论：
教师评语及成绩：。
表面张力系数的测定实验报告
表面张力系数的测定实验报告表面张力系数的测定实验报告引言：表面张力是液体分子间相互作用力的结果，是液体表面上分子间吸引力导致的。
表面张力系数是表征液体表面张力大小的物理量，它的测定对于了解液体的性质和应用具有重要意义。
本实验旨在通过测定不同液体的表面张力系数，探究不同因素对表面张力的影响。
实验材料和仪器：1. 不同液体：水、酒精、植物油、肥皂水2. 试管3. 量筒4. 玻璃片5. 温度计6. 天平实验步骤：1. 准备工作：a. 清洗试管和玻璃片，确保无杂质。
b. 用量筒分别量取不同液体，并标记。
c. 将试管倒立放置，待液体静置后，取出液体。
2. 测定液体的质量：a. 使用天平称量试管，记录质量。
b. 将试管放入装有液体的容器中，使其完全浸没，待液体附着在试管壁上。
3. 测定液体的体积：a. 使用量筒将液体倒入试管中，记录体积。
b. 测量液体的温度，并记录。
4. 计算表面张力系数：a. 根据试管的质量和体积，计算液体的质量和体积。
b. 使用公式：表面张力系数 = (液体的质量× 重力加速度) / (液体的体积× 2 × 玻璃片的宽度) 计算表面张力系数。
实验结果和讨论：通过实验测得不同液体的表面张力系数如下：1. 水：0.072 N/m2. 酒精：0.022 N/m3. 植物油：0.034 N/m4. 肥皂水：0.045 N/m从实验结果可以看出，不同液体的表面张力系数存在差异。
水的表面张力系数最大，这是因为水分子间的氢键作用力较强，导致水具有较高的表面张力。
酒精的表面张力系数最小，这是因为酒精分子间的相互作用力较弱，导致酒精具有较低的表面张力。
此外，实验中还发现表面张力系数与温度有关。
随着温度的升高，液体分子的热运动增强，分子间的相互作用力减弱，表面张力系数也会减小。
这可以解释为什么水在高温下表面张力会降低。
结论：通过本实验的测定，我们了解到不同液体的表面张力系数差异，并发现表面张力系数与液体分子间的相互作用力和温度有关。
表面张力的测定
大学化学实验II实验报告——物理化学实验学院：化学和化工学院专业：班级：姓名实验日期实验时间学号指导教师实验项目名称表面张力的测定实验目的1.掌握最大泡压法测定液体表面的方法，了解表面张力测定的因素。
2.测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量，并由表面张力的实验数据求分子的表面积。
实验原理表面张力是液体的重要性质之一，它是因表面层分子受力不均衡所引起的。
如液体和其蒸气构成的系统：液体内部的分子和周围分子间的作用力是球形对称的，可以彼此抵消，合力为零，而表面层分子处于力场不对称的环境中，液体内部分子对它的作用力远大于液面上蒸气分子对它的作用力，从而使它受到指向液体内部的拉力作用，故液体都有自动缩小表面积的趋势。
从热力学观点来看，液体表面缩小是使系统总吉布斯函数减小的一个自发过程，如欲使液体产生新的表面ΔA，就需对其做功，其大小应和ΔA成正比：ΔG =W′= γΔA （1）比例系数γ从能量的角度被称为比表面吉布斯函数，即为恒温恒压下形成1m2新表面所需的可逆功，其单位为J•m-2。
从物理学力的角度看，γ可被理解为沿着表面、和表面相切、垂直作用于单位长度相界面线段上的表面紧缩力，即表面张力，其单位是N•m-1。
在定温下纯液体的表面张力为定值，当加入溶质形成溶液时，表面张力发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。
根据能量最低原理，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层中溶质的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低，这种表面浓度和内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
在指定的温度和压力下，溶质的吸附量和溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯(Gibbs)吸附方程：PTcRTc,⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=Γγ（2）式中，Г为溶质在表面层的吸附量；γ为表面张力；c为吸附达到平衡时溶质的浓度。
引起溶剂表面张力显著降低的物质叫表面活性物质，Г>0，即产生正吸附的物质；反之称为表面惰性物质，Г<0，即产生负吸附的物质。
表面张力
实验十二 溶液表面张力的测定一、实验目的1、掌握最大气泡法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。
2、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量。
3、.了解气液界面的吸附作用，计算表面层被吸附分子的截面积及吸附层的厚度。
二、实验原理从热力学观点来看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使体系总自由能减小的过程，欲使液体产生新的表面ΔA ，就需对其做功，其大小应与ΔA 成正比:(1)如果ΔA 为1m 2，则-W′=σ是在恒温恒压下形成1m 2新表面所需的可逆功，所以σ称为比表面吉布斯自由能，其单位为J·m -2。
也可将σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，称为表面张力，其单位是N·m -1。
在定温下纯液体的表面张力为定值，当加入溶质形成溶液时，表面张力发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。
根据能量最低原理，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层中溶质的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低，这种表面浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯(Gibbs)吸附方程:(2)式中：Γ—表面吸附量，mol ·m -2；σ—表面张力，N ·m -1；c —溶液浓度，mol ·m -3；T —热力学温度，K ；R —摩尔气体常数，其值为8.314 J ·mol -1·K -1。
当<0时，Г>0称为正吸附；当>0时，Г<0称为负吸附。
吉布斯吸附等温式应用范围很广，但上述形式仅适用于稀溶液。
引起溶剂表面张力显著降低的物质叫表面活性物质，被吸附的表面活性物质分子在界面层中的排列，决定于它在液层中的浓度，这可由图12-1看出（图12-1中(1)和(2)是不饱和层中分子的排列，(3)是饱和层分子的排列）。
表面张力系数的测定实验报告
表面张力系数的测定实验报告一、引言（引言部分可以介绍表面张力的概念和重要性，以及测定表面张力系数的目的和意义）二、实验原理2.1 表面张力的定义（在这一部分可以详细解释表面张力的概念和其对液体性质的影响）2.2 表面张力系数的测定方法1.球法测定法2.悬滴法测定法3.比重法测定法2.3 实验所用仪器和试剂1.试验仪器：球法测定仪、悬滴法测定仪、比重测定仪2.试验试剂：去离子水、甲醇等三、实验步骤3.1 球法测定法的实验步骤1.准备实验器材，如球法测定仪、试验瓶等2.将试验瓶中装满去离子水活得其他试剂3.将试验瓶放入球法测定仪中，记录下实验环境条件4.通过测量实验瓶和球法测定仪的重量差来计算表面张力系数3.2 悬滴法测定法的实验步骤1.准备实验器材，如悬滴法测定仪、试验液等2.将试验液滴在悬滴法测定仪上，注意控制滴液量3.观察滴液在测定仪上的形态，记录下实验环境条件4.根据滴液的形态和重量来计算表面张力系数3.3 比重法测定法的实验步骤1.准备实验器材，如比重测定仪、试验液等2.将试验液倒入比重测定仪中，注意加入量的控制3.观察试验液的形态和重量，记录下实验环境条件4.通过测定试验液在不同条件下的密度来计算表面张力系数四、实验数据和结果（分别列出球法测定法、悬滴法测定法和比重法测定法的实验数据和计算结果）五、实验讨论（可以对实验结果进行讨论，分析不同测定方法的优缺点，并解释可能产生的误差来源）六、结论（根据实验结果和讨论部分的分析，得出关于表面张力系数测定的结论）七、参考文献（列出实验中所参考的相关文献）八、致谢（感谢支持和帮助过你实验的人）。
表面张力的测定实验报告
浙江万里学院生物与环境学院化学工程实验技术实验报告实验名称：溶液表面张力的测定（1）实验目的1、掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术2、通过对不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能和表面吸附量关系的理解3、学习使用Matlab 处理实验数据（2） 实验原理1、 表面自由能：从热力学观点看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使体系总的自由能减小的过程。
如欲使液体产生新的表面A ∆，则需要对其做功。
功的大小应与A ∆成正比：-W=σA ∆2、 溶液的表面吸附：根据能量最低原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部大，反之，溶质使溶液的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。
这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。
显然，在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。
Gibbs 用热力学的方法推导出它们间的关系式 T cRT c )(∂∂-=Γσ(1)当0<⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Tc σ时，Γ>0，溶质能减少溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度，称为正吸附，此类物质叫表面活性物质。
（2）当0>⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Tc σ时，Γ<0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度小于内部的浓度，称为负吸附，此类物质叫非表面活性物质。
由Tc RT c )(∂∂-=Γσ可知：通过测定溶液的浓度随表面张力的变化关系可以求得不同浓度下溶液的表面吸附量。
3、 饱和吸附与溶质分子的横截面积：吸附量Γ浓度c 之间的关系，有Langmuir等温方程式表示：cK cK ·1·+Γ=Γ∞4、 最大泡压法：（3） 实验装置与流程：将燃烧热实验的主要设备、仪器和仪表等按编号顺序添入图下面相应位置：图11－4最大气泡法测表面张力装置1． 恒温套管 2． 毛细管 3．数字式微压差测量仪 4． 滴液瓶 5． 烧杯 6．连接橡皮管（4） 简述实验所需测定参数及其测定方法：1、测定各浓度试剂在25℃的压强，2、根据s/DP=K ，可用蒸馏水的压强差求出K 值，也就是毛细管常数。
表面张力的测定——最大压差法
中国石油大学（化学原理Ⅱ）实验报告 实验日期： 成绩：班级： 石工 学号： 姓名： ： 王增宝同组者：实验二 表面张力的测定——最大压差法一、实验目的1、掌握最大压差法测定表面张力的原理及方法；2、测定正丁醇水溶液的表面张力，了解表面张力的概念及影响因素；3、学习Gibbs 公式及其应用。
二、实验原理由于净吸引力的作用，处于液体表面的分子倾向于到液体内部来，因此液体表面倾向于收缩。
要扩大表面，就要把内部分子移到表面上来，这就要克服净吸引力作功，所作的功转化为表面分子的位能，所以表面分子总比内部分子多具一定的能量。
这多具有的能量叫表面能。
单位表面具有的表面能就叫表面张力。
在一定的温度、压力下，纯液体的表面张力是定值。
但在纯液体中加入溶质，表面张力就会发生变化。
若溶质使液体的表面张力升高，则溶质在溶液相表面层的浓度小于在溶液相内部的浓度；若溶质使液体的表面张力降低，则溶质在溶液相表面层的浓度大于在溶液相内部的浓度。
这种溶质在溶液相表面的浓度和内部的浓度不同的现象叫吸附。
在一定温度、压力下，溶质的表面吸附量与溶液的浓度、溶液的表面张力之间的关系，可用吉布斯（Gibbs ）吸附等温式表示：Γ=-dcd RT c图1：实验原理简图测定时，将分液漏斗的活塞打开，使瓶内压力增加，起泡即可通过毛细管。
从浸入液面下的毛细管端鼓出空气泡时，需要高出外部大气压的附加压力，以克服气泡表面张力。
三、仪器与药品1、仪器最大压差法测表面张力装置一套，洗瓶，吸耳球。
2、药品正丁醇（分析纯），蒸馏水。
四、实验步骤1、用蒸馏水洗表面张力测定仪的外套管和毛细管，各分别洗3-4次，洗净后即可进行实验。
2、在外套管中加入蒸馏水，将毛细管插入外套管，塞紧塞子，并使毛细管尖端刚接触液面。
装好仪器，分液漏斗中装满自来水。
3、 打开分液漏斗的活塞，使分液漏斗中的水慢慢滴入广口瓶中，这时瓶内压力逐渐增加，气泡将通过毛细管端进入外套管。
4、测完蒸馏水的最大压差后，倒掉蒸馏水，用0.02mol/L 正丁醇洗两次外套管和毛细管，后加入该溶液，像测蒸馏水一样测该溶液的最大压差。
表面张力测定实验报告
表面张力测定实验报告表面张力测定实验报告引言：表面张力是液体表面因内聚力而产生的一种特性。
它是液体分子间相互作用力的结果，对于理解液体的性质和应用有着重要的意义。
本实验旨在通过测定不同液体的表面张力，探究其与温度、溶质浓度的关系，以及了解表面张力在生活和工业中的应用。
实验原理：表面张力的测定可以通过测量液体在平衡状态下液体与气体的接触角来实现。
接触角是液体与固体或气体交界面上所形成的一个角度，它与表面张力有关。
当接触角越小，液体与固体或气体的相互作用力越强，表面张力也就越大。
实验步骤：1. 实验前准备：a. 准备所需的实验器材和试剂，包括测量接触角的仪器、不同液体样品和测量温度的装置。
b. 将实验器材进行清洗和消毒，确保实验结果的准确性和可靠性。
2. 测定液体的表面张力：a. 将待测液体倒入测量接触角的仪器中，使其形成一个液滴。
b. 通过调节仪器，使液滴与仪器上的标尺平行，并记录液滴的直径。
c. 观察液滴与仪器上的标尺之间的接触角，并记录下来。
d. 重复以上步骤，测量不同液体的表面张力。
3. 探究表面张力与温度的关系：a. 将同一种液体分别加热和冷却至不同温度。
b. 重复步骤2，测量不同温度下液体的表面张力。
c. 分析实验结果，观察表面张力是否随温度的变化而变化。
4. 探究表面张力与溶质浓度的关系：a. 在同一种液体中加入不同浓度的溶质，如盐或糖。
b. 重复步骤2，测量不同溶质浓度下液体的表面张力。
c. 分析实验结果，观察表面张力是否随溶质浓度的变化而变化。
实验结果与讨论：通过实验测量得到的表面张力数据可以用于计算液体的相对分子质量等相关参数。
实验结果显示，不同液体的表面张力存在差异，这与液体分子间相互作用力的不同有关。
此外，实验结果还表明，表面张力随着温度的升高而减小，这可能是因为温度升高会增加液体分子的热运动，使其分子间的相互作用力减弱。
另外，实验结果还显示，溶质浓度的增加会导致表面张力的降低，这可能是因为溶质的存在会干扰液体分子间的相互作用力。
物化实验十二：溶液中的吸附作用和表面张力的测定
溶液中的吸附作用和表面张力的测定——最大气泡压力法摘要：利用最大气泡压力法，测出不同浓度（c）正丁醇水溶液的表面张力（σ），由σ-c曲线求溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积（S）。
关键词表面张力吸附表面活性1.前言正丁醇是一种表面活性物质，可以使溶液表面张力下降。
而溶液的表面张力与液体所处的温度、压力、液体的组成共存的另一项的组成有关。
利用最大气泡压力法，可以测量出某一温度时，一定浓度的正丁醇溶液的表面张力。
根据表面张力与气泡压力的关系，由σ-c曲线可以求出溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积（S）。
2.实验部分：（一）实验原理：物体表面的分子和内部分子所处的境况不同，因而能量也不同，表面层的分子受到向内的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。
如要把一个分子由内部迁移到表面，就要对抗拉力做功，故表面分子的能量比内部分子大。
增加体系的表面，即增加了体系的总能量：－W＝ △A ⑴当△A ＝1m 2时，－W ＝σ，即在等温下形成1 m 2新的表面所需的可逆功。
σ通常称为单位表面的表面能或表面张力，表示表面自动缩小的趋势的大小。
表面张力是液体的重要特性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一项的组成有关。
纯液体的表面层组成与内部组成相同，因此液体降低体系表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。
对于溶液，由于溶质会影响表面张力，因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。
根据能量最低原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部大，反之，溶质能升高溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部低。
这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。
在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。
Gibbs 用热力学的方法推导出：Tc RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Γσ＝－ ⑵ 式中Γ——气液界面上的吸附量（mol/m 2）σ——溶液的表面张力（N/m ）T ——绝对温度c ——溶液浓度R ——气体常数 当Tc ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂σ﹤0时，Γ>0，称为正吸附，反之，称为负吸附。
实验液体的表面张力测定（滴重法）
实验液体的表⾯张⼒测定（滴重法）实验D-13 滴重法测定液体的表⾯张⼒实验⽬的⽤滴重法测量液体的表⾯张⼒，学会⽤校正因⼦表，迭代计算⽑细管的半径。
实验原理当液体在滴重计(滴重计市售商品名屈⽒粘⼒管)⼝悬挂尚未下滴时： r ：若液体润湿⽑细管时为外半径，若不润湿时应使⽤内半径。
σ: 液体的表⾯张⼒。
m ：液滴质量(⼀滴液体)。
g ；重⼒加速度，当采⽤厘⽶.克.秒制时为 981cm ／S 2但从实际观察可知，测量时液滴并未全部落下，有部分收缩回去，故需对上式进⾏校正： m ’为滴下的每滴液体质量(⽤分析天平称量)。
f 称为哈⾦斯校正因⼦，它是r ／v 1/3的函数；v 是每滴液体的体积；可由每滴液体的质量除液体密度得到。
在上式中r 和f 是未知数，可采⽤已知表⾯张⼒的液体（如蒸馏⽔）做实验，采⽤迭代法得到：设每滴⽔质量为m ’，体积为v ；先⽤游标卡尺量出滴重计管端的外直径D ；可得半径r 0；⽤r 0作初值；求得r 0/ v 1/3；查哈⾦斯校正因⼦表（插值法）得f 1；⽤⽔的表⾯张⼒σ和f 1代⼊12'r f m g πσ=；求的第⼀次迭代结果r 1；再由r 1/ v 1/3查表得f 2 ；再代⼊：22'r f m g πσ=求得第⼆次迭代值r 2，同法再由r 2/ v 1/3代⼊查表求f 3 ，这样反复迭代直⾄相邻两次迭代值的相对误差：┃（r i-1-r i ）/ r i ┃≤eps （eps 表⽰所需精度，如1‰）这时的r 就是要求的结果，记录贴在滴重管上的标签上，半径就标定好了。
求得半径r 后，对待测液体只要测得每滴样品重和密度，就可由r/ v 1/3查表得f ；由：2'r f m g πσ= 就可求得样品的表⾯张⼒。
纯⽔的表⾯张⼒见最⼤泡压法实验；⽔和酒精的密度数据见恒温技术与粘度实验。
仪器与药品屈⽒粘⼒管⼀根。
测液体⽐重⽤⽐重瓶⼀个。
游标卡尺⼀根（公⽤）。
50ml 和100ml 烧杯各⼀个。
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在秤盘上加1.00g砝码，旋转E使弹簧上 升，至G的横线、横线的像及镜面标线三者 相重时为止(以下称三者相重合时C的位置为 零点)．用游标读出标尺之值L，以后每加 0.50 g砝码测一次L，直至加到3.50 g后再逐 次减下来．将数据按所加砝码的多少分成两 组，用分组求差法，求出劲度系数k之值．
质量 0.0g
1.说明为使你测出的表面张力能有三位有 效数字，对所用弹簧的劲度系数应有何要求? 2.说明慢慢向上拉金属丝的过程中，拉力F 变化的情况． 3.如果金属丝不清洁会给测量 带来什么 影响?所测值偏大还是偏小?为什么? 4.查一下资料，对此实验不用弹簧秤，还 有什么装置可用?
从式(29-2)可得
( F W ) ldh g 2l
本实验用约利秤测量(F-W)之值，用上式 计算表面张力之值。
实验内容 1．测量弹簧的劲度系数k 如图29—3所示将劲度系 数大约为0.2～0.3 N· m-1的弹 簧挂在约利秤上，调节支架的 底脚螺旋，使十字线G的竖直 线穿过平面镜支架上小圆孔的 中心，这时弹簧将与A柱平 行．
增重读数
减重读数
平均数
0.5g
1.0g 1.5g 2.0g 2.5g
3.0g
3.5g
2．测量(F一W)和h 将盛有纯水的玻璃皿放在平台上，使金 属框P浸入水中，调节平台上下位置，配合调 节E，使三线对齐，选定参考零点．继续用一 只手慢慢调节E使弹簧向上伸长，另一只手慢 慢旋转S使玻璃皿下降，在这个过程中要保持 G始终在零点处不动．当金属丝ab刚好达到 水面时，用游标卡尺记下旋钮S的位置s1．继 续转动E和S，直至水膜破裂为止，记下B柱 上的刻度值为L0和旋钮S的位置s2．
实验十二
表面张力的测定
目的 1．用拉脱法测量室温下水的表面张力； 2．学习约利秤的使用方法． 仪器和用具 约利秤、金属框、砝码、玻璃皿、温度 计、游标卡尺、蒸馏水．
原理
液体的表面有如张紧的弹性薄膜，都有 收缩的趋势，所以液滴总是趋于球形．如图 中的肥皂薄膜，如果从中心将膜刺破，由于 膜的收缩，线被拉成圆形． 这说明液体表面内存在一 种张力，存在于极薄的表 面层内，而且不是由于弹 性形变引起的，此力被称 为表面张力．
标尺零点读 数
水膜破裂 时读数
用吸水纸拭去金属框上的小水珠，转动E 使金属框缓缓下降，直至G回到零点，读出B 柱之值为L1，则有
F W k | L1 L0 |
测量中，对应s1和s2之差，就是水膜拉断 时的高度h，即 h | s2 s1 |量细丝ab的长度及直径d． 4-计算水的表面张力及标准不确定度．注明实 验时的水温．
注意事项 1.水的表面若有少许污染，其表面张力将有 明显的变化，因此，玻璃皿中的水及金属丝 必须保持十分洁净，不许用手触摸玻璃皿的 里侧租金属框，也不要用手触及水面． 每次实验前要用酒精擦拭玻璃皿和金属框， 并用蒸馏水冲洗． 2.测表面张力时，动作要慢，又要防止仪器 受震动，特别是水膜要破裂时，
回答问题
则有
F W 2 l ldh g (29-2)
式中F为向上的拉力，W是框和细线所 受重力和浮力之差， l 为细金属线的长度， d为细线的直径即水膜的厚度，h为水膜被 拉断前的高度， 为水的密度，g为重力加 ldh g 为水膜的重量，由于细线的直径 速度． d很小，所以这一项不大：水膜有前后两面， 所以上式中张力为 2． l
设想在液面上作一长为 l 的线段，则张 力的作用表现在线段两侧液面以一定的力F相 互作用，而且力的方向恒与线段垂直，其大 小与线段长 l 成正比，即
F l
(29-1)
比例系数 称为液体的表面张力，它表示单 位长线段两侧液体的相互作用力．表面张力 的单位为N· m-1．
如图29-2所示，在一金属框P中间拉一金 属细线ab．将框及细线浸入水中后慢慢地将 其拉出水面，在细线下面将带起一水膜，当 水膜将被拉直时，