表面张力系数测定实验精选文档.ppt

表面张力系数测定实验本讲稿第一页，共十八页相关知识相关知识 1.液体表面液体表面 指液体与气体、液体与固体以及别种不相混合的指液体与气体、液体与固体以及别种不相混合的液体之间的界面。液体之间的界面。2.表面张力表面张力 液体的表面，由于液体的表面，由于表面层（其厚度等于分子表面层（其厚度等于分子的作用半径，约的作用半径，约10-8 cm）内分子的作用，存在着一内分子的作用，存在着一定的张力定的张力,称为表面张力。称为表面张力。液体表面层和内部分子受力示意图本讲稿第二页，共十八页3.浸润与不浸润现象 当液体和固体接触时，若当液体和固体接触时，若当液体和固体接触时，若当液体和固体接触时，若 固体和液体分子间的吸引力固体和液体分子间的吸引力固体和液体分子间的吸引力固体和液体分子间的吸引力大大大大 于于于于液体分子间的吸引力，液体液体分子间的吸引力，液体液体分子间的吸引力，液体液体分子间的吸引力，液体 就会沿固体表面扩张，形成薄就会沿固体表面扩张，形成薄就会沿固体表面扩张，形成薄就会沿固体表面扩张，形成薄 膜附着在固体上，这种现象称膜附着在固体上，这种现象称膜附着在固体上，这种现象称膜附着在固体上，这种现象称 为为为为浸润浸润浸润浸润；反之为；反之为；反之为；反之为不浸润不浸润不浸润不浸润现象现象现象现象。浸润情形不浸润情形接触角浸润情形不浸润情形本讲稿第三页，共十八页4.表面张力系数 想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线两想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线两想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线两想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线两旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力 f f 存在于表面层，存在于表面层，存在于表面层，存在于表面层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度方向恒与直线垂直，大小与直线的长度方向恒与直线垂直，大小与直线的长度方向恒与直线垂直，大小与直线的长度 L L 成正比，成正比，成正比，成正比，即即即即 f L 式中式中称为称为表面张力系表面张力系数数，它等于沿液面作用在分，它等于沿液面作用在分界线单位长度上的表面张力界线单位长度上的表面张力,其单位为其单位为Nm-1。它的大小它的大小与液体的成分、纯度、浓度与液体的成分、纯度、浓度以及温度有关。以及温度有关。本讲稿第四页，共十八页拉脱法测定液体拉脱法测定液体表面张力系数表面张力系数n n实验实验内容内容n n数据处理数据处理n n注意事项注意事项n n实验目的实验目的n n实验实验仪器仪器n n实验原理实验原理本讲稿第五页，共十八页实实 验验 目目 的的n n1、学习焦利秤测量微小力的原理和方法。n n2、了解液体表面的性质，测定液体的表面张力系数。本讲稿第六页，共十八页实验仪器实验仪器焦 利 秤金属丝框砝 码玻璃烧杯游标卡尺 本讲稿第七页，共十八页焦利秤简介n n 焦焦利利秤秤实实际际上上是是一一种种用用于于测测微微小小力力的的精精细细弹弹簧簧秤秤。结结构构如如右右图图，一一金金属属套套管管B B垂垂直直竖竖立立在在三三角角底底座座上上，带带有有毫毫米米标标尺尺的的圆圆柱柱A A套套在在金金属属套套管管内内。在在金金属属套套管管B B的的上上端端固固定定有有副副尺尺V V，圆圆柱柱A A顶顶端端伸伸出出的的支支臂臂上上挂挂一一锥锥形形弹弹簧簧WW。转转动动旋旋钮钮H H可可使使圆圆柱柱A A上上下下移移动动，因因而而也也就就调调节节了了弹弹簧簧WW的的升升降降。弹弹簧簧上上升升或或下下降降的的距距离离由由主主尺尺（圆圆柱柱A A）和副尺和副尺V V来确定。来确定。本讲稿第八页，共十八页n n G G 为固定在金属套管为固定在金属套管B B上上一侧刻有半圆形刻线一侧刻有半圆形刻线S S2的玻璃的玻璃圆筒，圆筒，N N为挂在弹簧为挂在弹簧WW下端的下端的两头带钩的小平面镜，镜面上两头带钩的小平面镜，镜面上有一刻线有一刻线S S1 1。实验时，使S S1 1、S S2 2 及S2在在小平面镜中的象小平面镜中的象S2 三者始终重合，简称三者始终重合，简称“三线对齐”。用这种方法可保证弹簧下端的位置是固定的，加负载后向上拉动弹簧确定伸长值。根据伸长值和弹簧倔强系数确定外力大小。Q为平为平台，转动其下端的螺钉台，转动其下端的螺钉R R时平时平台台Q Q可升降。本讲稿第九页，共十八页n n 如图所示：将一表如图所示：将一表面洁净的面洁净的型细金属丝型细金属丝框浸入被测液体内，然框浸入被测液体内，然后后缓缓拉起缓缓拉起金属丝框，可看到金属丝带起一层液膜，与此同时弹簧被拉长。液膜拉起过程中接触角 逐渐减小而趋向于零，当薄当薄膜刚好破裂时，膜刚好破裂时，表面张表面张力的方向垂直向下力的方向垂直向下。实实 验验 原原 理理本讲稿第十页，共十八页设设形框形框长为长为l l、直径、直径为为d d，脱离液体前各力平衡的条件，脱离液体前各力平衡的条件为为(1)(1)式中式中F F是将是将形框拉出液面所施外力；形框拉出液面所施外力；为形框和它所沾附的液体的总重量。由于表面张力与接成正比，故有成正比，故有式中比例系数式中比例系数 为表面张力系数，由式（1）、（2），得得(3)(3)触面的周长触面的周长(2)(2)并略去并略去在液膜破裂的瞬间弹簧所受的表面张力（略去水膜自重）为在液膜破裂的瞬间弹簧所受的表面张力（略去水膜自重）为所以所以 (4)(4)要测要测，只要测出，只要测出、即可。即可。本讲稿第十一页，共十八页 1.测量弹簧的倔强系数 ：挂好弹簧、小镜子及砝码盘，调节“三线对齐”。记录游标零线所指示的主尺上的读数。依次在砝码盘中加入0.5 g的砝码，共7个，每次“三线对齐”，记下标尺上相应读数，然后再逐次取出0.5 g的砝码，记下标尺上相应的读数。求出相同拉力下读数的平均值。实验内容实验内容本讲稿第十二页，共十八页参考表格1-1质量质量 增增重读数重读数 减重读数减重读数 平均数平均数 0.0g0.0g0.50.5g g1.01.0g g1.51.5g g2.02.0g g2.52.5g g3.03.0g g3.53.5g g本讲稿第十三页，共十八页 2.测量 :把型框挂在平面镜下端的挂钩上。烧杯盛适当的水，放在平台上。调节型框缓慢下降，使型框的横边恰好处于液面位置，“三线对齐”，记下标尺读数 。然后一只手慢慢调节平台下的螺丝使烧杯慢慢下降，另一只手慢慢调节手轮，弹簧被拉长，在这一过程中要求保持“三线对齐”，直至水膜恰好破裂为止。记下标尺上的刻度 ，反复测量五次。实验内容实验内容本讲稿第十四页，共十八页参考表格12 标尺零点读标尺零点读数数 水膜破裂水膜破裂时读数时读数 本讲稿第十五页，共十八页 3.测量 :把型框取下，用游标卡尺测量其长度，反复测五次。实验内容实验内容测量次数12345参考表格1-3本讲稿第十六页，共十八页 数据处理数据处理1、逐差法计算 并计算其不确定度2、计算 并计算其不确定度3、计算 并计算其不确定度4、计算 及其不确定度 并将结果表示成本讲稿第十七页，共十八页n1.测量表面张力时，动作要慢，还要防止仪器受振动。n2实验时要注意保护弹簧使其不受折损，不要随意拉长或挂重物，要轻拿轻放，切忌用力拉。n3.型金属丝框和烧杯中的水必须保持洁净，不要用手触摸烧杯内侧和型金属丝，也不要用手触及水面返回返回注意事项注意事项本讲稿第十八页，共十八页