用拉脱法测定液体的表面张力系数实验
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实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数液体表层厚度约内的分m 1010-子所处的条件与液体内部不同,液体内部每一分子被周围其它分子所包围,分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子,其密度远小于液体分子密度,因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多,也就是说所受的合力不为零,力的方向是垂直与液面并指向液体内部,该力使液体表面收缩,直至达到动态平衡。
因此,在宏观上,液体具有尽量缩小其表面积的趋势,液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象,例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此,了解液体表面性质和现象,掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】1.了解737FB 新型焦利氏秤实验仪的基本结构,掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法; 2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3.掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
【实验原理】1.测量公式推导:当逐渐拉提冂形铝片框时,ϕ角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜前后两个表面的表面张力均f 垂直向下。
设拉起液膜将破裂时的拉力为F ,则有f 2g )m m (F 0+∙+= (1) 式中:m 为粘附在框上的液膜质量,0m 为线框质量。
用拉脱法测液体的表面张力系数一, 实验目的(1),测水和肥皂水的表面张力系数。
(2),测弹簧的弹性系数。
二,实验器材焦利氏称,游标卡尺,酒精灯,温度计,镊子,玻璃皿。
三, 实验原理。
液体表面都有尽量缩小的趋势,这是由于液体存在着沿表面切线方向作用的表面张力。
表面张力的大小可以用表面张力系数α来描述。
设想在液体表面上取一段长为l 的线段,则张力的作用表现在线段两边的液面以一定的拉力f 相互作用,而且里的方向恒与线段垂直,大小与线段的长度l 成正比,即: f=αl (1)比例系数α就是液体表面张力系数,它表示单位长度直线两边液面的相互拉力。
表面张力系数α与液体的种类,温度和杂质有关。
对于某种液体,只要测f 和l ,便可以得出该温度下的α值。
如果采用国际单位制,则α的单位是(1N m -∙)。
本实验采用的是一个形金属丝浸入液体,然后从液面拉起一张膜,由于薄膜有前后两个表面,故所受到的拉力F 为(次数未考虑重力)F=2f=2αl (2) α=2F l(3) 由三式可知,如果测得F 和l ,就可以计算出表面张力系数α。
实验中用焦利氏称来测力F ,用游标卡尺来测长度l 。
焦利氏称是根据弹簧的伸长量L ∆量度力F 的大小的,因为在弹性系数内,弹簧的伸长量与外力遵守胡可定律,即弹簧的伸长量L ∆与外力F 成正比 F=k L ∆ (4)式子中,k 为弹簧的弹性系数,将(4)代入(3)中,有2k L l ∆α= (5)四, 实验内容1, 准备仪器按照参考图示装好仪器,调节三脚座上的整平螺丝,使套筒铅直,使得指示镜上下移动时不与指示管壁相碰。
2, 测量弹簧的弹性系数(1) 在铝盘未加砝码之前,转动手轮和移动夹子,使指示管和指示镜上的刻度线对准(一经对准,不得再移动指示管的位置)。
用焦利氏称上端的游标读出铜管尺上的数值并记录。
(2) 在铝盘中加入500mg 砝码,慢慢转动手轮,使指示管和指示镜上的刻度线对齐(应在弹簧停止振动时观察),再读数并记录之。
实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数液体表层厚度约m 1010-内的分子所处的条件与液体内部不同,液体内部每一分子被周围其它分子所包围,分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子,其密度远小于液体分子密度,因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多,也就就是说所受的合力不为零,力的方向就是垂直与液面并指向液体内部,该力使液体表面收缩,直至达到动态平衡。
因此,在宏观上,液体具有尽量缩小其表面积的趋势,液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象,例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产与科学研究中常常要涉及到液体特有的性质与现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此,了解液体表面性质与现象,掌握测定液体表面张力系数的方法就是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有:拉脱法、毛细管升高法与液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法就是一种直接测定法。
【实验目的】1.了解737FB 新型焦利氏秤实验仪的基本结构,掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法;2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程与物理现象,并用物理学基本概念与定律进行分析与研究,加深对物理规律的认识。
3.掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
【实验原理】1.测量公式推导:当逐渐拉提冂形铝片框时,ϕ角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜前后两个表面的表面张力f 均垂直向下。
设拉起液膜将破裂时的拉力为F ,则有f 2g )m m (F 0+•+= (1) 式中:m 为粘附在框上的液膜质量,0m 为线框质量。
因表面张力的大小与接触面周界长度成正比,则有:)d L (2f 2+•α= (2) 比例系数α称表面张力系数,单位为m /N 。
由(1),(2)式得:)d L (2g)m m (F 0+•+-=α (3)由于冂形铝片框很薄,被拉起的水膜很薄,m 较小,可以将其忽略,且一般有d L >>,那么L d L ≈+,于就是(3)式可以简化为 : L2gm F 0•-=α (4)2.用737FB 新型焦利氏秤实验仪来测量g m F 0•-值:737FB 新型焦利氏秤实验仪相当于一个精密的弹簧称,常用于测量微小的力,根据胡克定理制作而成。
实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数液体表层厚度约m 1010-内的分子所处的条件与液体内部不同,液体内部每一分子被周围其它分子所包围,分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子,其密度远小于液体分子密度,因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多,也就是说所受的合力不为零,力的方向是垂直与液面并指向液体内部,该力使液体表面收缩,直至达到动态平衡。
因此,在宏观上,液体具有尽量缩小其表面积的趋势,液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象,例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此,了解液体表面性质和现象,掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】1.了解737FB 新型焦利氏秤实验仪的基本结构,掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法;2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3.掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
【实验原理】1.测量公式推导:当逐渐拉提冂形铝片框时,ϕ角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜前后两个表面的表面张力f 均垂直向下。
设拉起液膜将破裂时的拉力为F ,则有f 2g )m m (F 0+•+= (1) 式中:m 为粘附在框上的液膜质量,0m 为线框质量。
因表面张力的大小与接触面周界长度成正比,则有: )d L (2f 2+•α= (2) 比例系数α称表面张力系数,单位为m /N 。
由(1),(2)式得:)d L (2g)m m (F 0+•+-=α (3)由于冂形铝片框很薄,被拉起的水膜很薄,m 较小,可以将其忽略,且一般有d L >>,那么L d L ≈+,于是(3)式可以简化为 :L2gm F 0•-=α (4)2.用737FB 新型焦利氏秤实验仪来测量g m F 0•-值:737FB 新型焦利氏秤实验仪相当于一个精密的弹簧称,常用于测量微小的力,根据胡克定理制作而成。
竭诚为您提供优质文档/双击可除拉脱法表面张力的测定实验报告篇一:用拉脱法测定液体表面张力系数物理实验报告用拉脱法测定液体表面张力系数液体表层厚度约10?10m内的分子所处的条件与液体内部不同,液体内部每一分子被周围其它分子所包围,分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子,其密度远小于液体分子密度,因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多,也就是说所受的合力不为零,力的方向是垂直与液面并指向液体内部,该力使液体表面收缩,直至达到动态平衡。
因此,在宏观上,液体具有尽量缩小其表面积的趋势,液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜(:拉脱法表面张力的测定实验报告)。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象,例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此,了解液体表面性质和现象,掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】1.了解Fb326型液体的表面张力系数测定仪的基本结构,掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法,计算该传感器的灵敏度。
2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3.掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
【实验原理】如果将一洁净的圆筒形吊环浸入液体中,然后缓慢地提起吊环,圆筒形吊环将带起一层液膜。
使液面收缩的表面张力f沿液面的切线方向,角?称为湿润角(或接触角)。
当继续提起圆筒形吊环时,?角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜的里、外两个表面的张力f均垂直向下,设拉起液膜破裂时的拉力为F,则有F?(m?m0)g?2f(1)式中,m为粘附在吊环上的液体的质量,m0为吊环质量,因表面张力的大小与接触面周边界长度成正比,则有2f??(D 内?D外)??(2)比例系数?称为表面张力系数,单位是n/m。
用拉脱法测定(一)液体表面张力系数液体表层厚度约m 1010-内的分子所处的条件与液体内部不同,液体内部每一分子被周围其它分子所包围,分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子,其密度远小于液体分子密度,因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多,也就是说所受的合力不为零,力的方向是垂直与液面并指向液体内部,该力使液体表面收缩,直至达到动态平衡。
因此,在宏观上,液体具有尽量缩小其表面积的趋势,液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象,例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此,了解液体表面性质和现象,掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】1.了解326FB 型液体的表面张力系数测定仪的基本结构,掌握用砝码对测量仪进行定标的方法,计算该传感器的灵敏度。
2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3.掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
【实验原理】如果将一洁净的圆筒形吊环浸入液体中,然后缓慢地提起吊环,圆筒形吊环将带起一层液膜。
使液面收缩的表面张力f 沿液面的切线方向,角ϕ称为湿润角(或接触角)。
当继续提起圆筒形吊环时,ϕ角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜的里、外两个表面的张力f 均垂直向下,设拉起液膜破裂时的拉力为F ,则有fg m m F 2)(0++= (1)式中,m 为粘附在吊环上的液体的质量,0m 为吊环质量,因表面张力的大小与接触面周边界长度成正比,则有απ⋅+=)(2外内D D f (2)比例系数α称为表面张力系数,单位是m N /。
实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数液体表层厚度约m 1010-内的分子所处的条件与液体内部不同,液体内部每一分子被周围其它分子所包围,分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子,其密度远小于液体分子密度,因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多,也就是说所受的合力不为零,力的方向是垂直与液面并指向液体内部,该力使液体表面收缩,直至达到动态平衡。
因此,在宏观上,液体具有尽量缩小其表面积的趋势,液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象,例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此,了解液体表面性质和现象,掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】1.了解737FB 新型焦利氏秤实验仪的基本结构,掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法; 2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3.掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
【实验原理】1.测量公式推导:当逐渐拉提冂形铝片框时,ϕ角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜前后两个表面的表面张力f 均垂直向下。
设拉起液膜将破裂时的拉力为F ,则有f 2g )m m (F 0+∙+= (1) 式中:m 为粘附在框上的液膜质量,0m 为线框质量。
因表面张力的大小与接触面周界长度成正比,则有:)d L (2f 2+∙α= (2) 比例系数α称表面张力系数,单位为m /N 。
由(1),(2)式得:)d L (2g)m m (F 0+∙+-=α (3)由于冂形铝片框很薄,被拉起的水膜很薄,m 较小,可以将其忽略,且一般有d L >>,那么L d L ≈+,于是(3)式可以简化为 : L2gm F 0∙-=α (4)2.用737FB 新型焦利氏秤实验仪来测量g m F 0∙-值:737FB 新型焦利氏秤实验仪相当于一个精密的弹簧称,常用于测量微小的力,根据胡克定理制作而成。
实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数液体表层厚度约 内的分子所处的条件与液体内部不同, 液体内部每一分子被周围其它分子所包围, 分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子, 其密度远小于液体分子密度, 因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多, 也就是说所受的合力不为零, 力的方向是垂直与液面并指向液体内部, 该力使液体表面收缩, 直至达到动态平衡。
因此, 在宏观上, 液体具有尽量缩小其表面积的趋势, 液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象, 例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此, 了解液体表面性质和现象, 掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有: 拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】1. 了解 新型焦利氏秤实验仪的基本结构, 掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法;2. 观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3. 掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
【实验原理】1. 测量公式推导:当逐渐拉提冂形铝片框时, 角逐渐变小而接近为零, 这时所拉出的液膜前后两个表面的表面张力 均垂直向下。
设拉起液膜将破裂时的拉力为 , 则有 f 2g )m m (F 0+•+= (1)式中: 为粘附在框上的液膜质量, 为线框质量。
因表面张力的大小与接触面周界长度成正比, 则有:)d L (2f 2+•α= (2)比例系数 称表面张力系数, 单位为 。
由(1), (2)式得: )d L (2g)m m (F 0+•+-=α (3)由于冂形铝片框很薄, 被拉起的水膜很薄, 较小, 可以将其忽略, 且一般有 , 那么 , 于是(3)式可以简化为 : L2gm F 0•-=α(4)2. 用 新型焦利氏秤实验仪来测量 值:新型焦利氏秤实验仪相当于一个精密的弹簧称, 常用于测量微小的力, 根据胡克定理制作而成。
用拉脱法测液体的表面张力系数1.实验目的(1) 学习焦利秤测量微小力的原理和方法(2) 用拉脱法测量液体的表面张力系数,并观察杂质对表面张力的影响。
2.实验仪器焦利秤、砝码、细“”形金属丝框、玻璃杯等。
3.实验原理液体表面张力是液体表面的重要特性,存在于液体极薄的表面层内,是液体表面层内分子力作用的结果。
将一块表面洁净的矩形金属薄片竖直地浸入液体中,然后轻轻提起,则其附近的液面在外界拉力下将呈现如图一所示的形状。
各力平衡的条件为: F =mg +f (1)式中,F 是所施外力,mg 为薄片和它所附的液体的总重力,f 为表面张力。
实验中用如图二所示的“ ”形金属丝框代替金属薄片,由于表面张力与接触面的周)(2d l f +=α (2) 图一 图二式中,比例系数α称为表面张力系数,其值等于作用在液体表面单位长度的力,将(4-20)代入(4-19)式中,可得:)(2d l mgF +-=α (3)式中,l 为“ ”形框的长度,d 为金属丝得直径。
由于l >>d ,所以上式可简化为:lmgF 2-=α (4) 当在弹簧下端的砝码盘内加入砝码时,弹簧受力而伸长。
由胡克定律知,在弹性限度内对弹簧所施外力F 与弹簧伸长量x ∆,就可算出作用于弹簧上的外力。
当把“ ”形框挂在焦利秤的弹簧秤下端时,弹簧所受拉力为mg 。
当把“ ”形框浸入水中再缓缓拉起时,由于表面张力的作用,一部分液体被“ ”形框带起形成液体膜,当所施加外力大于f 时,被带起的液膜破裂,“ ”形框脱出液面。
再液体膜破裂的瞬间弹簧所受为F =mg +f (略去水膜自重)。
此时弹簧所受的表面张力为f =F -mg 。
这一很小的作用力使弹簧发生形变x '∆,则x k f '∆=。
将这两式代入(4)式中,有lx k 2'∆=α(5)由以上讨论知,要测量表面张力系数α,只要测出“”形框的长度l ,弹簧的倔强系数k以及以及液膜破裂的瞬间由于表面张力引起的弹簧伸长量x '∆即可。
实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数液体表层厚度约m 1010-内的分子所处的条件与液体内部不同,液体内部每一分子被周围其它分子所包围,分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子,其密度远小于液体分子密度,因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多,也就是说所受的合力不为零,力的方向是垂直与液面并指向液体内部,该力使液体表面收缩,直至达到动态平衡。
因此,在宏观上,液体具有尽量缩小其表面积的趋势,液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象,例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此,了解液体表面性质和现象,掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】1.了解737FB 新型焦利氏秤实验仪的基本结构,掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法; 2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3.掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
【实验原理】1.测量公式推导:当逐渐拉提冂形铝片框时,ϕ角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜前后两个表面的表面张力f 均垂直向下。
设拉起液膜将破裂时的拉力为F ,则有f 2g )m m (F 0+•+= (1) 式中:m 为粘附在框上的液膜质量,0m 为线框质量。
因表面张力的大小与接触面周界长度成正比,则有:)d L (2f 2+•α= (2) 比例系数α称表面张力系数,单位为m /N 。
由(1),(2)式得:)d L (2g)m m (F 0+•+-=α (3)由于冂形铝片框很薄,被拉起的水膜很薄,m 较小,可以将其忽略,且一般有d L >>,那么L d L ≈+,于是(3)式可以简化为 : L2gm F 0•-=α (4)2.用737FB 新型焦利氏秤实验仪来测量g m F 0•-值:737FB 新型焦利氏秤实验仪相当于一个精密的弹簧称,常用于测量微小的力,根据胡克定理制作而成。
实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数液体表层厚度约m 1010-内的分子所处的条件与液体内部不同,液体内部每一分子被周围其它分子所包围,分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子,其密度远小于液体分子密度,因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多,也就是说所受的合力不为零,力的方向是垂直与液面并指向液体内部,该力使液体表面收缩,直至达到动态平衡。
因此,在宏观上,液体具有尽量缩小其表面积的趋势,液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象,例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此,了解液体表面性质和现象,掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】1.了解737FB 新型焦利氏秤实验仪的基本结构,掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法; 2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3.掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
【实验原理】1.测量公式推导:当逐渐拉提冂形铝片框时,ϕ角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜前后两个表面的表面张力f 均垂直向下。
设拉起液膜将破裂时的拉力为F ,则有f 2g )m m (F 0+•+= (1) 式中:m 为粘附在框上的液膜质量,0m 为线框质量。
因表面张力的大小与接触面周界长度成正比,则有:)d L (2f 2+•α= (2) 比例系数α称表面张力系数,单位为m /N 。
由(1),(2)式得:)d L (2g)m m (F 0+•+-=α (3)由于冂形铝片框很薄,被拉起的水膜很薄,m 较小,可以将其忽略,且一般有d L >>,那么L d L ≈+,于是(3)式可以简化为 : L2gm F 0•-=α (4)2.用737FB 新型焦利氏秤实验仪来测量g m F 0•-值:737FB 新型焦利氏秤实验仪相当于一个精密的弹簧称,常用于测量微小的力,根据胡克定理制作而成。
实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数液体表层厚度约m 1010-内的分子所处的条件与液体内部不同,液体内部每一分子被周围其它分子所包围,分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子,其密度远小于液体分子密度,因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多,也就是说所受的合力不为零,力的方向是垂直与液面并指向液体内部,该力使液体表面收缩,直至达到动态平衡。
因此,在宏观上,液体具有尽量缩小其表面积的趋势,液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象,例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此,了解液体表面性质和现象,掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】1.了解737FB 新型焦利氏秤实验仪的基本结构,掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法;2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3.掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
【实验原理】1.测量公式推导:当逐渐拉提冂形铝片框时,ϕ角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜前后两个表面的表面张力f 均垂直向下。
设拉起液膜将破裂时的拉力为F ,则有f 2g )m m (F 0+•+= (1)式中:m 为粘附在框上的液膜质量,0m 为线框质量。
因表面张力的大小与接触面周界长度成正比,则有:)d L (2f 2+•α= (2)比例系数α称表面张力系数,单位为m /N 。
由(1),(2)式得: )d L (2g)m m (F 0+•+-=α (3)由于冂形铝片框很薄,被拉起的水膜很薄,m 较小,可以将其忽略,且一般有d L >>,那么L d L ≈+,于是(3)式可以简化为 :L2gm F 0•-=α (4)2.用737FB 新型焦利氏秤实验仪来测量g m F 0•-值:737FB 新型焦利氏秤实验仪相当于一个精密的弹簧称,常用于测量微小的力,根据胡克定理制作而成。
实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数
液体表层厚度约m 10
10
-内的分子所处的条件与液体内部不同,液体内部每一分子被
周围其它分子所包围,分子所受的作用力合力为零。
由于液体表面上方接触的气体分子,其密度远小于液体分子密度,因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多,也就是说所受的合力不为零,力的方向是垂直与液面并指向液体内部,该力使液体表面收缩,直至达到动态平衡。
因此,在宏观上,液体具有尽量缩小其表面积的趋势,液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。
这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。
表面张力能说明液体的许多现象,例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。
比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。
因此,了解液体表面性质和现象,掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力系数的方法通常有:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】
1.了解737FB 新型焦利氏秤实验仪的基本结构,掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法; 2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
3.掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。
【实验原理】
1.测量公式推导:
当逐渐拉提冂形铝片框时,ϕ角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜前后两个表面的表面张力f 均垂直向下。
设拉起液膜将破裂时的拉力为F ,则有
f 2
g )m m (F 0+•+= (1) 式中:m 为粘附在框上的液膜质量,0m 为线框质量。
因表面张力的大小与接触面周界长度成正比,则有:
)d L (2f 2+•α= (2) 比例系数α称表面张力系数,单位为m /N 。
由(1),(2)式得:
)
d L (2g
)m m (F 0+•+-=
α (3)
由于冂形铝片框很薄,被拉起的水膜很薄,m 较小,可以将其忽略,且一般有d L >>,那么L d L ≈+,于是(3)式可以简化为 : L
2g
m F 0•-=
α (4)
2.用737FB 新型焦利氏秤实验仪来测量g m F 0•-值:
737FB 新型焦利氏秤实验仪相当
于一个精密的弹簧称,常用于测量微小的力,根据胡克定理制作而成。
如果测出冂形铝片框浸入液体时弹簧下端位置的读数1S ,然后测出冂形铝片框被缓缓提起,在液膜被拉脱瞬间弹簧下端位置的读数2S ,则有: )S S (K g m F 120-•=•-
这样, L
2)S S (K 12-•=α (5)
实验只需测出弹簧倔强系数21S ,S ,K 以及冂形铝片框的宽度L ,便可由(5)式求得所测液体的表面张力系数。
【实验仪器】
737FB 新型焦利氏秤实验仪、水槽及平台升降调节装置等
【实验内容及步骤】
1. 737FB 新型焦利氏秤实验仪的定标:
(1)按图3安装好实验仪器并利用铅锤线调节仪器底座为水平状态;
(2)在主尺顶部安装#1弹簧,再依次挂入带配重块的指针吊钩、砝码托盘,松开顶端挂钩锁紧螺钉,旋转顶端弹簧挂钩,使小指针正好轻轻靠在平面镜上(注意:力度要适当,若靠得太紧,可能会因摩擦太大带来附加的系统误差),以便准确读数。
(3)调整小游标的高度使小游标平面镜的基准刻线大致对准指针,锁紧固定小游标的锁紧螺钉,然后调整视差,先让指针与镜子中的虚像重合,再细心调节小游标上的调节螺母,
使得小游标平面镜上的基准刻线、指针以及指针在镜子中的虚像三线重合。
通过主尺和游标尺读出读数(读数原理和方法与游标卡尺相同)。
(4)然后在砝码托盘中放入g 500.0砝码,再重复实验步骤(3),读出此时指针所在的位置值。
逐个放入7个g 500.0砝码,通过主尺和游标尺依次读出每个砝码放入后小指针的位置,再依次把这7个砝码取下托盘,记下对应的位置值。
(5)根据每次放入或取下砝码时弹簧所受的重力和对应的拉伸值,用逐差法计算弹簧的倔强系数K 。
2.用拉脱法测定液体的表面张力系数:
(1)先将冂形铝片用镊子夹住用碱溶液清洗,以除去油污,再用清水洗去碱溶液。
然后将其挂于砝码盘下的小钩上。
(2)调节游标位置,在“三线对齐”条件下,记录初读数1S 。
(3)在水槽⑧中加满水(或其它液体),调节平台升降旋钮⑩,将冂形铝片浸入液体中,先把滚花螺母③调节到靠近游标滑块的位置,以便水槽平台下降时,可以调节滚花螺母③使游标滑块下降,满足调节“三线对齐”的要求。
(4)缓慢地调节平台升降旋钮⑩,使水槽缓慢地下降,门形铝片框逐渐被拉起(相对液体平面而言),同时调节滚花螺母③,使游标滑块指针跟踪下降,始终保持“三线对齐”。
(5)直到门形金属框与液面拉脱(直到水膜破裂为止),立即停止操作,记下2S 。
(6)重复以上步骤进行多次测量,记下每次读数1S 和2S ,分析i 1i 2S S -的离散性,取相近的5组数据作为测量结果。
(7)用游标尺或米尺测量冂形铝片框宽度L ,重复5次,测量时要防止金属框变形。
【数据与结果】
1.对实验仪进行定标,将测试数据记入表3,用逐差法求弹簧的倔强系数K ; 2.用拉脱法测量液体表面张力,记录弹簧的伸长量S δ。
(1)数据记录参考表
1.用逐差法求仪器弹簧的屈强系数)m /N (K : 数据记录表格
先记录砝码盘等作为初读数mm 10_________x 3
0-=,然后每次增加一个砝码
kg 1000.500m 6-⨯=,(该标准砝码符合国家标准,相对误差为%005.0)
表格3
()4321x x x x 4
x δ+δ+δ+δ=
δ kg 1000.500x 6-⨯δ为每对应的测定仪的m 103-读数,则)m /N __(__________x
m
g K =δ•=
2.用拉脱法测定21S ,S ,计算液体的表面张力系数:
表格4 水温(室温) C ︒ m 105.03-⨯=∆仪
()521S S S 5
1
S δ++δ+δ=
δ 2
仪2
s 2
s S ∆+=∆δδ 于是: S S S δ∆±δ=δ 3.多次测量冂形框的宽度:
l l l ∆±= 4.计算α及不确定度:
l
2S
K δ•=
α 2
t 2
s 2
k 2
a l S K a ⎪⎭
⎫
⎝⎛∆+⎪⎭⎫ ⎝⎛δ∆+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆δ
最后,把结果表示为:α∆±α=α
5.对实验结果作出分析和评判:
查出室温下水的表面张力系数α的理论值,以此值作为近似真值,求测量结果的误差并与α∆比较。
【思考题】
1. 什么叫表面张力? 表面张力系数与哪些因素有关?
2. 在推导测量公式3时,作了哪些近似?式中各量的物理意义是什么? 3. 拉脱法的物理本质是什么?
4. 若考虑拉起液膜的重量,实验结果应如何修正?
【附录1】蒸馏水与空气为界的表面张力系数与温度的关系。