油膜厚度测试归纳.ppt

(4)将玻璃板盖在浅水盘上，用彩笔将油膜的形状描绘在 玻璃板上。
(5)将描有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油 酸薄膜的面积 S(求面积时以坐标纸上边长为 1 cm 的正方形为 单位，数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个 的算一个)。
(6)根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的 体积 V，根据油酸的体积 V 和油膜的面积 S 算出油酸分子的 直径。
5．(江苏高考)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实 验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量 M＝0.283 kg·mol－1，密度 ρ ＝0.895×103 kg·m－3。若 100 滴油酸的 体积为 1 mL，则 1 滴油酸所能形成的单分子油膜的面积 约是多少？(取 NA ＝6.02×1023 mol－1，球的体积 V 与直 径 D 的关系为 V＝16πD3，结果保留一位有效数字)
A．将纯油酸直接滴在水面上
()
B．向量筒中滴 100 滴酒精油酸溶液，读出其体积
C．用试管向水面倒油酸溶液少许
D．在计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都计入方
格的总数
解析：油酸应先稀释成酒精油酸溶液，然后取一滴溶液滴
在浅盘里，目的是形成单分子油膜，故 A、C 错，B 对；
计算油膜面积时应数占到方格一半以上为一个，少于半个
[思路点拨] (1)一滴酒精油酸溶液的体积是如何计算的？ 提示：一般是先数出 1 mL 酒精油酸溶液有多少滴，再计 算出 1 滴的体积。 (2)如何计算一滴酒精油酸溶液中含有的纯油酸的体积？ 提示：根据一滴酒精油酸溶液的体积和含有的油酸的浓度 就可以计算出一滴油酸溶液中含有的纯油酸的体积。
解析：(1)实验操作开始之前要先配制酒精油酸溶液，确
五、数据处理

轴向柴油机内燃机油膜厚度的测量与分析轴向柴油机内燃机运转时，润滑系统是十分关键的，不仅对内部机械部件的正常运转起到了支撑和保护的作用，还能作为散热的介质，降低零部件的温度，延长使用寿命。

当润滑系统正常工作时，发动机内部的零件表面都被润滑油包裹着，形成很薄的润滑油膜，减少了零件之间的摩擦和磨损。

而润滑油膜的厚度直接影响内燃机的性能和工作寿命。

本文就将介绍轴向柴油机内燃机中润滑油膜的测量与分析。

一、润滑油膜的厚度润滑油膜的厚度是指润滑油在摩擦表面形成的一层很薄的润滑油膜的厚度。

该厚度的大小直接影响着摩擦表面的磨损以及机械部件的使用寿命。

在使用轴向柴油机内燃机时，最好保持润滑油膜的厚度在几微米到几十微米之间。

通常来说，润滑油膜的厚度受到多种因素的影响，如润滑油的性质、温度、压力、表面粗糙度、载荷等。

因此，不同的润滑条件下，同一种润滑油的润滑油膜厚度会有所不同。

二、润滑油膜厚度的测量为了保证轴向柴油机内燃机的正常工作，必须时刻监测润滑油膜的厚度。

而润滑油膜的测量可以采用多种方法，包括以下几种：1. 漆片法漆片法是最常用的润滑膜厚度测量方法。

该方法就是在摩擦表面上粘贴一张涂有颜色合适、厚度适中的漆片，在油膜的压力下使漆片上面涂层断裂，通过显微镜观察涂层断裂处的颜色变化确定膜厚。

但是，我们不能画决定性的结论，因此必须进行多次测试，对结果进行平均，才能确定油膜厚度。

2. 雷达测量法雷达测量法则可以实时检测出摩擦表面润滑油膜的厚度，同时还可以显示摩擦表面的形态。

相较于漆片法而言，该方法更加精准、可靠。

3. 光学法光学法是指在摩擦表面上投射一束合适波长的光束，利用光的衍射原理及掩模测量的方法进行润滑油膜厚度的实时检测。

三、润滑油膜厚度的分析现在，我们已经获得了润滑油膜的厚度，接下来就需要对其进行分析和判断。

具体来说，常常需要通过实验确定需要的油膜厚度。

1. 确定油膜厚度的影响因素在润滑油膜厚度分析的过程中，我们还需要了解油膜厚度受哪些因素影响，如是油源压力和油膜厚度的关系，还是摩擦表面的材料和润滑油的粘度和密度等。

【解析】选A、C.本题主要考查油膜法估测分子直径的实验原理、 方法及注意事项等.如果油酸未完全散开，形成的油膜的厚度大于分 子直径，结果会偏大，选A.油酸中含有酒精会很快挥发或溶于水， 酒精有助于形成单分子膜，使测量更准确，不选B.如果舍去了所有
V 不 C.滴足数一多格记的了方1格0，滴油，膜会的使面每积滴变的小体，积由减d小=，由计d算S=出的计直算径出V 偏的大直，径选偏
A.将纯油酸直接滴在水面上
B
B.向量筒中滴100滴油酸酒精溶液，读出其体积V
C.用试管向水面倒油酸溶液少许
D.在计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都计入方格的
总数
【解析】选B.要在水面形成单分子油膜，要用酒精稀释，不能将 纯油酸直接滴在水面上，A、C不正确.为了测定油酸酒精溶液的 体积，可以用累积法，即向量筒中滴100滴油酸酒精溶液，读出 其体积V，计算出一滴油酸酒精溶液的体积，B正确.在计算油膜 面积时，超过半格的算一格，不到半格的不计算，D不正确.
璃板上.
(3)每滴油酸酒精溶液的体积为 1cm3
N
n滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为
V= 1 n×0.05% cm3
N
所以单个油酸分子的直径量筒 坐标纸
n 0.05% NS
(2)将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将油酸膜的形状画在玻
璃板上
(3) n 0.05%
NS
1.用油膜法估测分子的直径的实验中，下列操作正确的是
度为A,又用滴管测得每N滴这种油酸酒精溶液的
总体积为V,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,
在玻璃板上描出油膜的边界线,再把玻璃板放在
画有边长为a的正方形小格的纸上(如图实十三-
2)，测得油膜占有的小正方形个数为x.①用以上

超过半格以一格计算,小于半格就舍去的原则,估算出40格,则
油酸薄膜面积为:S=40 cm2=4.0×10-3 m2;
五、应用实践
例7.某种油剂的密度为8×102 kg/m3,取这种油剂0.8 g滴在水面上,最后形
成油膜的面积约为( B )
A.10-10 m2
B.104 m2
C.1010 cm2
D.104 cm2
①在水面撒爽身粉
②滴1滴油酸酒精溶液
③放上玻璃板，等液面稳定
④画出轮廓
⑤放坐标纸，数格子
（不足半格的舍去，多于半格的算一个）
假设每个格子边长是a，如果数得n个格子：s=na2
二、物理量的测量
2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S
⑴在浅盘里盛上水，将爽
身粉均匀地撒在水面上。
⑵用注射器向水面上
解析由

d= ,得

S=
=


=
8×10-4
8×102 ×10-10
m2=104 m2,故 B 选项正确。
A.油酸未完全散开程
B.油酸中含有大量的酒精
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.求每液体积时，1mL的溶液的滴效多记了10液
五、应用实践
例4.把体积为V1(mL)的油酸倒入适量的酒精中, 稀释成V2(mL)的油酸酒精
溶液, 测出1mL油酸酒精溶液共有N 滴; 取一滴溶液滴入水中,最终在水中形
问题导引
测量大象的重量：化整为零
测量纸张的厚度：聚零为整
测量分子的大小：？？
测乒乓球
的直径
V
d
S
一、实验思路
油酸分子
①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层

算一个。
例题分析
四、例题分析
例1：在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地
撒在水面上；
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定；
③根据带有坐标方格的透明玻璃板上的油膜形状，计算出油膜的面积，根据油酸的体积
(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3的油酸酒精溶液
有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是 0.13 m2。
由此估算出油酸分子的直径为 5×10-10 m。(结果保留1位有效数字)

四、例题分析
例2：在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，
实验数据记录表格
1 mL油酸 一滴溶液中
实验
轮廓内的
酒精溶液 纯油酸的体
方格个数
次数
的滴数
积V（mL）
油膜面积 分子的直 分子直径的
S（cm2） 径（m） 平均值(m)
1
2
根据配制的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。

根据一滴纯油酸的体积 V 和薄膜的面积 S 算出油酸薄膜的厚度 = ，
在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状（图丁）。
使用爽身粉的原因：
油膜上没有爽身粉，
可以清楚地看出它的
轮廓。
二、物理量的测量
3.计算轮廓范围内的正方形的个数
油膜轮廓
数出轮廓内正方形的个数，不足半个
的舍去，多于半个的算一个，算出油酸
薄膜的面积 S
多于半个
算一个
少于半
个舍掉
二、物理量的测量

3．实验时先向边长为 30～40 cm的浅盘里倒入约 2 cm 深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水 面上用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立 即在水面上散开，形成一块薄膜． 4 ．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘 上，然后将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上． 5 ．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算 出油酸薄膜的面积 S. 求面积时以坐标纸上边长为 1 cm 的正方形为单位．数出轮廓内正方形的个数， 不足半个的舍去，多于半个的算一个．
【提升能力】 4．在“用油膜法估测分子大小” 实验中所用的油酸酒精溶液为 1 000 mL溶液中有纯油酸 0.6 mL，用量筒测得1 mL
上述溶液为80滴，把1滴该溶
液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开， 油酸薄膜的轮廓形状和Байду номын сангаас寸如图所示，图中正方形方 格的边长为1 cm，试求：
如何才能求出单分子油膜层的厚度(即分子直
径)呢？
1.先测出油酸滴的体积V： 2.测出水面上漂浮的油膜的表面积S； 3.单分子油膜的厚度等于油滴体积V与油膜面积S的 比值：
V d S
方法小结：通过测量较大量来研究较小量。
三、实验器材 用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、 玻璃板、彩笔、量筒、坐标纸． 四、实验步骤 1．配制油酸酒精溶液，取1 mL的油酸滴入酒精 中配制成500 mL的油酸酒精溶液． 2 ．用滴管或注射器将事先配制好的油酸酒精溶 液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定 体积(例如1 mL)时的滴数，算出一滴油酸酒精溶 液的体积．

第一节 薄膜厚度测量技术
1、薄膜厚度的光学测量方法 2、薄膜厚度的机械测量方法
1
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1、薄膜厚度的光学测量方法
1）光的干涉条件 nc ( AB BC) AN 2ncd cos N
sin nc sin
观察到干涉极小的条件是光程 差等于（N+1/2）λ。
2
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2）不透明薄膜厚度测量的等厚干涉条纹（FET）和等 色干涉条纹（FECO）法
31
pattern along the three zone axe第s.32页/共63页
Figure 12. Orientation relationship between catalyst particle and the
grown nanowire. (a) TEM image of Au catalyzed ZnO nanowire, (b) the
2、薄膜厚度的机械测量方法
1）表面粗糙度仪法
用直径很小的触针滑过被测薄膜的表面，同时记录下触针 在垂直方向的移动情况并画出薄膜表面轮廓的方法被称为粗 糙度仪法。这种方法不仅可以被用来测量表面粗糙度，也可 以被用来测量薄膜台阶的高度。
优点：简单，测量直观
缺点：（1）容易划伤较软的薄膜并引起测量误差； （2）对于表面粗糙的薄膜，并测量误差较大。
椭圆偏振测量的应用范围很广，如半导体、光学掩膜、圆晶、 金属、介电薄膜、玻璃(或镀膜)、激光反射镜、大面积光学 膜、有机薄膜等，也可用于介电、非晶半导体、聚合物薄膜、 用于薄膜生长过程的实时监测等测量。结合计算机后，具有 可手动改变入射角度、实时测量、快速数据获取等优点。
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实验原理： 在一光学材料上镀各向同性的单层介质膜后，光线的反射和 折射在一般情况下会同时存在的。通常，设介质层为n1、n2、 n3，φ1为入射角，那么在1、2介质交界面和2、3介质交界 面会产生反射光和折射光的多光束干涉。