液体表面张力系数的测定

液体表面张力系数测定的实验报告一、实验目的1、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数的原理和方法。

2、学习使用力敏传感器测量微小力的原理和方法。

3、研究液体表面张力系数与液体温度、浓度等因素的关系。

二、实验原理液体表面层内分子受到指向液体内部的拉力，使得液体表面有收缩的趋势。

要使液体表面增大，就需要克服这种内聚力而做功。

单位长度上所受的这种力称为表面张力，其大小与液体的种类、温度和纯度等因素有关。

拉脱法测量液体表面张力系数的基本原理是：将一个金属圆环水平地浸入液体中，然后缓慢地将其拉起，在拉起的过程中，圆环会受到液体表面张力的作用。

当圆环即将脱离液面时，所施加的拉力等于液体表面张力与圆环所受重力之差。

设圆环的内半径为$r_1$，外半径为$r_2$，拉起圆环所需的拉力为$F$，液体的表面张力系数为$＼sigma$，则根据力的平衡条件，有：＄F ＝（π(r_2^2 r_1^2)）＼sigma$从而可得液体表面张力系数：＄＼sigma ＝＼frac{F}｛π(r_2^2 r_1^2)｝＄在本实验中，拉力$F$通过力敏传感器测量，其输出电压$U$与拉力$F$成正比，即$F ＝ kU$，其中$k$为力敏传感器的灵敏度。

三、实验仪器1、液体表面张力系数测定仪。

2、力敏传感器。

3、数字电压表。

4、游标卡尺。

5、纯净水、洗洁精溶液等。

四、实验步骤1、仪器安装与调试将力敏传感器固定在铁架台上，使其探头向下。

将数字电压表与力敏传感器连接，调整零点。

用游标卡尺测量金属圆环的内半径$r_1$和外半径$r_2$。

2、测量纯净水的表面张力系数将洗净的金属圆环挂在力敏传感器的挂钩上，调整升降台，使圆环浸入纯净水中。

缓慢地向上移动升降台，观察数字电压表的示数变化。

当圆环即将脱离液面时，记录电压表的示数$U_1$。

重复测量多次，取平均值。

3、测量不同温度下纯净水的表面张力系数改变纯净水的温度，例如用热水加热或冷水冷却，分别测量在不同温度下的表面张力系数。

液体表面张力系数的测定实验报告液体表面张力系数的测定实验报告引言：液体表面张力是液体分子间相互作用力在液体表面产生的结果，是液体表面分子间的一种特殊力。

液体表面张力的大小对于液体的性质和应用有着重要的影响，因此准确测定液体表面张力系数具有重要的科学意义和实际应用价值。

实验目的：本实验旨在通过测定液体表面张力系数，了解液体的性质和分子间相互作用力，掌握测定液体表面张力的方法和技巧。

实验原理：液体表面张力系数的测定常用的方法有测量液体表面降低高度法和测量液滴形状法。

本实验采用测量液滴形状法。

实验仪器和药品：1. 精密天平2. 滴定管3. 滴定管架4. 滴定瓶5. 蒸馏水6. 乙醇溶液实验步骤：1. 将实验室温度调至恒定，避免温度对实验结果的影响。

2. 用精密天平称取一定质量的滴定瓶。

3. 在滴定管架上放置一只干净的滴定管。

4. 将滴定瓶倒置并将液体滴入滴定管中，直到滴定管口外溢。

5. 记录液滴的质量和滴定管口外溢的时间。

6. 重复以上步骤3-5，每次使用不同的液体进行实验。

实验数据处理：根据实验数据，可以计算液体表面张力系数。

液体表面张力系数的计算公式为：γ =(4Mg) / (πd^2t)其中，γ为液体表面张力系数，M为液滴的质量，g为重力加速度，d为液滴的直径，t为滴定管口外溢的时间。

实验结果与分析：通过实验测量和计算，得到了不同液体的表面张力系数。

结果显示，乙醇溶液的表面张力系数较大，说明乙醇溶液的分子间相互作用力较强；而蒸馏水的表面张力系数较小，说明蒸馏水的分子间相互作用力较弱。

结论：通过本实验的测定，我们成功地测量了不同液体的表面张力系数，并得出了相应的结论。

液体表面张力系数的测定对于了解液体的性质和分子间相互作用力具有重要意义，对于液体的应用和研究也具有实际价值。

实验中可能存在的误差：1. 实验过程中，滴定管口外溢的时间可能受到人为操作的影响，导致实验结果的误差。

2. 液滴的直径的测量可能存在一定的误差，影响了液体表面张力系数的计算结果。

液体表面张力系数的测定表面张力是液体表面的重要特性，它类似于固体内部的拉伸应力，这种应力存在于极薄的表面层内，是液体表面层内分子力作用的结果。

液体表面层的分子有从液面挤入液内的趋势，从而使液体有尽量缩小其表面的趋势，整个液面如同一张拉紧了的弹性薄膜，我们把这种沿着液体表面，使液面收缩的力称为表面张力。

作用于液面单位长度上的表面张力，称为液体的表面张力系数，测定液体表面张力系数的方法有：拉脱法、毛细管法、最大气泡压力法等。

本实验采用拉脱法测定表面张力系数。

实验目的：1、了解液体表面性质。

2、熟悉用拉脱法测定表面张力系数的方法。

3、熟悉用焦利弹簧秤测量微小力的方法。

实验仪器：焦利弹簧秤，被测液体，游标卡尺，矩形金属框，烧杯，砝码及托盘等实验原理：1、面张力的由来假设液体表面附近分子的密度和内部一样，它们的间距大体上在势能曲线的最低点，即相互处在平衡的位置上。

由图（1）可以看出，分子间的距离从平衡位置拉开时，分子间的吸引力先加大后减小，在这儿只涉及到吸引力加大的一段，如图（2）所示，设想内部某个分子A欲向表面迁徙，它必须排开分子1、2，并克服两侧分子3、4和后面分子5对它的吸引力。

用势能的概念来说明，就是它处在图（3）左边的势阱中，需要有大小为d E 的激活能才能越过势垒，跑到表面去。

然而表面某个分子B 要想挤向内部，它只需排开分子''21、和克服两侧分子''43、的吸引力即可，后面没有分子拉它。

所以它所处的势阱（图（3）中右边的那个）较浅，只要较小的激活能'dE 就可越过势垒，潜入液体内部。

这样一来，由于表面分子向内扩散比内部分子向表面扩散来得容易，表面分子会变得稀疏了，其后果是它们之间的距离从平衡位置稍为拉开了一些，于是相互之间产生的吸引力加大了，这就是图(3)右边所示的情况。

此时分子B 需克服分子''43、对它的吸引力比刚才大，从而它的势阱也变深了，直到'dE 变得和d E 一样时，内外扩散达到平衡。

实验原理液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面自然收缩，犹如紧张的弹性薄膜。

由于液面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力。

设想在液面上作长为L 的线段，线段两侧液面便有张力f 相互作用，其方向与L 垂直，大小与线段长度L 成正比。

即有：f ＝L （1）比例系数称为液体表面张力系数，其单位为Ｎm -1。

将一表面洁净的长为Ｌ、宽为d 的矩形金属片（或金属丝）竖直浸入水中，然后慢慢提起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有F ＝ mg ＋f （2）式中Ｆ为把金属片拉出液面时所用的力；mg 为金属片和带起的水膜的总重量；f 为表面张力。

此时，f 与接触面的周围边界2（L ＋ d ）,代入（2）式中可得本实验用金属圆环代替金属片，则有αα式中d 1、d 2 分别为圆环的内外直径。

实验表明，与液体种类、纯度、温度和液面上方的气体成分有关，液体温度越高，值越小，液体含杂质越多，值越小，只要上述条件保持一定，则是一个常数，所以测量时要记下当时的温度和所用液体的种类及纯度。

实验仪器焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，蒸馏水，游标卡尺等。

焦利秤的主要结构如图所示：1 弹簧，2 配重圆柱体，3 小指针，4 游标尺，5 砝码托盘，6 载物平台，7 调节平台高度的小螺钉，8 调节平台高度的微调旋钮，9水平调节螺丝，10 调节游标高度的微调旋钮，11 调节游标高度的小螺钉，12 小镜子， 13 主尺。

ααααα仪器的实物图调平底盘，将仪器依次挂好；调底盘高度和游标高度，使指针位于游标中心“0”刻度测表面张力实验内容1．安装好仪器，挂好弹簧，调节底板的三个水平调节螺丝，使焦利秤立柱竖直。

在主尺顶部挂入吊钩再安装弹簧和配重圆柱体，使小指针被夹在两个配重圆柱中间，配重圆柱体下端通过吊钩钩住砝码托盘。

调整小游标的高度使小游标左侧的基准线大致对准指针，锁紧固定小游标的锁紧螺钉，然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合，当镜子边框上刻线、指针和指针的像重合时（即称为“三线对齐”），读出游标０线对应刻度的数值Ｌ0。

液体表面张力系数测定实验报告一、实验目的1、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数的原理和方法。

2、学习使用焦利秤测量微小力的原理和方法。

3、研究液体表面张力与温度的关系。

二、实验原理液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面层具有一种特殊的性质，即液体表面存在张力。

想象在液体表面上画一条直线，表面张力就表现为直线两侧的液面存在相互作用的拉力，其方向垂直于该直线且与液面相切。

当金属丝框在液面上方时，由于表面张力的作用，框四周会受到一个向上的拉力。

若将框从液面缓慢拉起，在拉起的瞬间，液面会发生破裂，此时所需要克服的力就是液体的表面张力。

若金属丝框的长度为 L，拉起液面时所需要的力为 F，则液体的表面张力系数σ可以表示为：σ ＝ F ／ L 。

在本实验中，我们使用焦利秤来测量拉力 F 。

焦利秤是一种可以测量微小力的仪器，其原理是通过弹簧的伸长来反映所受力的大小。

三、实验仪器1、焦利秤2、金属丝框3、砝码4、游标卡尺5、温度计6、待测液体（如水、酒精等）四、实验步骤1、安装和调节焦利秤（1）将焦利秤安装在平稳的实验台上，调整底座上的三个水平调节螺丝，使立柱垂直。

（2）通过旋转立柱上的升降旋钮，使小镜筒的下沿与玻璃管上的水平刻线对齐，然后挂上砝码盘。

（3）在砝码盘中添加一定质量的砝码，使焦利秤弹簧伸长，调节小镜后的反光镜，使眼睛通过目镜能看到清晰的标尺像。

（4）移动游标，使游标零线与标尺零线对齐，然后读出此时的读数，作为测量的基准。

2、测量金属丝框的长度使用游标卡尺测量金属丝框的边长 L ，多次测量取平均值以减小误差。

3、测量表面张力（1）将金属丝框洗净并晾干，然后挂在焦利秤的挂钩上。

（2）将金属丝框缓慢浸入待测液体中，使框的下沿刚好与液面接触，注意不要带入气泡。

（3）然后缓慢地向上提起焦利秤的秤杆，使金属丝框逐渐脱离液面。

当液面刚好破裂时，记下此时焦利秤的读数 D1 。

（4）在砝码盘中添加一定质量的砝码（例如 05g ），再次将金属丝框浸入液体并拉起，记下液面破裂时焦利秤的读数 D2 。

液体表面张力系数的测定一实验目的1学习用界面张力仪测微小力的原理和方法。

2深入了解液体表面张力的概念，并测定液体的表面张力系数二实验原理1液体表面张力由于液体分子之间存在作用力，使每个位于表面层内的分子都受到一个指向液体内部的力，这就使每个分子都有从液体表面进入液体内部的倾向，所以液体表面积有收缩的趋势，在没有外力的情况下，液滴总是呈球形，致使其表面积缩到最小，这种使液体表面收缩的力叫做液体的表面张力。

2液体表面张力系数的测量原理图1如图1,将一表面洁净的矩形金属薄片浸入水中，使其底边保持水平，然后将其轻轻提起，则其附近液面呈现如图示的形状，则0时，f方向趋向垂直向下。

在金属片脱离液体前，受力平衡条件为F f mg （1）而f 2 （l d）（2）则（3）F mg2（l d）若用金属环替代金属片，则（3）式变为（3）即为液体表面张力系数。

三实验仪器液体界面张力仪、标准砝码、环形测件、玻璃杯、镊子、纯净水、小纸片四实验内容及步骤1仪器调整。

调整仪器水平，刻度盘归零。

2调零。

将小纸片放在金属环上，调整调零旋扭，通过放大镜观察，指针、指针的像及红线 三线重合。

3绘制质量标准曲线分别在小纸片上放 100mg 、300 mg 、500 mg 、700 mg 、 1000 mg 的砝码，记下对应的刻度盘的示数。

以所加砝码的质量作为横坐标， 刻度盘的示数作为纵坐标，绘制质量标准 曲线。

4测量纯净水的表面张力系数调零。

用玻璃杯盛大约 2/3的水，放在样品座上，调节样品座的高度，使金属环刚好浸 过水面。

左手调节样品座下面的螺丝，使样品座缓慢的下降，右手调节蜗轮旋扭。

两手调节的同时，眼睛观察三线始终重合，直到环把水膜拉破为止。

记下刻度盘示数 M '为了消除随机误差，共测五次。

6将M '在质量标准曲线上查得水作用在金属环上的表面张力f mg ，按式（5）计算出水的表面张力系数。

五数据记录及处理F mg (H d 2)(4)式中di , d2为圆环的内外直径。

液体表面张力系数的测定实验报告数据一、实验目的1、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数的原理和方法。

2、学习使用焦利秤测量微小力的原理和方法。

3、加深对液体表面张力现象的理解。

二、实验原理液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面犹如一张拉紧的弹性膜，具有收缩的趋势。

这种沿着液体表面，垂直作用于单位长度上的力称为表面张力。

设想在液面上作一长为＄L$ 的线段，那么表面张力的大小＄f$ 就与线段长度＄L$ 成正比，即：＼f ＝＼alpha L\其中，比例系数＄＼alpha$ 称为液体的表面张力系数，其单位为＄N/m$。

在本实验中，我们采用拉脱法测量液体的表面张力系数。

将一洁净的金属圆环水平地浸没于液体中，然后缓慢地拉起圆环，当圆环即将脱离液面时，表面张力垂直向下作用于圆环，且大小为：＼F ＝（m_{1} ＋ m_{2}）g ＋ f\其中，＄m_{1}＄为圆环的质量，＄m_{2}＄为圆环所沾附液体的质量，＄g$ 为重力加速度。

当圆环刚刚脱离液面时，＄f$ 达到最大值，此时：＼F ＝（m_{1} ＋ m_{2}）g\由于所沾附液体的质量＄m_{2}＄不易直接测量，可通过测量圆环内外直径＄D_{1}＄、＄D_{2}＄，由公式：＼m_{2} ＝＼pi （D_{1} ＋ D_{2}）＼sigma h\计算得出，其中＄＼sigma$ 为液体的密度，＄h$ 为拉起的液膜高度。

三、实验仪器焦利秤、砝码、游标卡尺、金属圆环、纯净水、温度计等。

四、实验步骤1、安装好焦利秤，调节底座水平，使秤框能上下自由移动。

2、测量金属圆环的内外直径＄D_{1}＄、＄D_{2}＄，各测量六次，取平均值。

3、挂上砝码盘，调节焦利秤的零点。

4、将金属圆环洗净，用纯净水冲洗后，挂在焦利秤的小钩上。

5、调节升降旋钮，使圆环缓慢下降，浸没于水中，注意保持水平。

6、然后缓慢上升，观察圆环即将脱离液面时的示数，记录此时的拉力＄F$。

7、测量水温，记录温度值。

实验报告-液体表面张力系数的测定实验3-3 液体表面张力系数的测定一、实验目的：测量室温下水的表面张力系数。

二、实验原理：液体表面张力的存在，液体表面具有收缩的趋势，在液体表面上作一条曲线，则曲线受两侧平衡的、并与液体表面相切的表面张力的作用。

在线性近似下，表面张力的大小与曲线的长度成正比，表面张力的大小与曲线长度的比值即为液体的表面张力系数。

根据这一规律，可以用液体表面张力系数测定液体的表面张力。

在实验中用一个金属圆环固定在传感器中，该环浸没于液体中，把圆环慢慢拉起，金属圆环会受到液体表面膜的拉力作用。

表面膜拉力的大小为f=α△l=α(2πr1+2πr2)=π（D1+D2）α在页面拉脱的瞬间，膜的拉力小时。

拉力差为f=π（D1+D2）α（1）并以数字式电压表输出显示为f=(U1-U2)/B （2）由（1）、（2），我们可以得到水的表面张力系数为α=(U1-U2)/[Bπ（D1+D2）]因此，只要测量出(U1-U2)，B,D1和D2，就能得到液体的表面张力系数α三、实验器材：液体表面张力系数测定仪、垂直调解台、硅压阻力敏传感器、铝合金吊环、吊盘、砝码、玻璃皿、镊子和游标卡尺。

四、实验步骤：（1）力敏传感器的定标（表3-3-1）（2）测量金属圆环的外径D 1和内径D 2。

（3）记录吊环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表的读数值U 1和拉断时瞬间数字电压表的读数U 2。

并用温度计测出水的温度。

利用所测数据计算出α（表3-3-2）。

表3-2-2 水的表面张力系数测量测量次数 D 1/mm D 2/mm U 1/mV U 2/mV △U/m V f/10-3N α/（10-3N/m ） 1 2 3 4物体质量m/g 0.500 0.100 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 输出电压U/mV56水的温度：_____℃（4）求出在此温度下的水的表面张力系数，查询资料获得水的表面张力系数的标准值，与实验值测得值相比较，对测量结果进行误差分析。