用拉脱法测定液体的表面张力系数实验备课讲稿.pdf

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1、用拉脱法测定液体的表面张力系数实验精品资料实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数液体表层厚度约1010m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

2、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FB737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

3、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 1测量公式推导：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f均垂直向下。设拉起液膜将破裂时的拉力为F，则有F (m m0)g 2f（1）式中：m为粘附在框上的液膜质量，m0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：2f 2 (L d)（2）比例系数称表面张力系数，单位为N/m。由（1），（2）式得： F(m m0)g（3）2(L d)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L d，那么Ld L，于是（3）式可以简化为

4、： F m0g（4）2L仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2精品资料 2 2用用FB737新型焦利氏秤实验仪来测量新型焦利氏秤实验仪来测量F m0g值：值：FB737新型焦利氏秤实验仪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S1，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S2，则有：F m0g K (S2S1)这样， K(S2S1)（5）2L实验只需测出弹簧倔强系数K, S1, S2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】FB737新型焦

5、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. 1.FB737新型焦利氏秤实验仪的定标：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。仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢3精品资料（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

6、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0.500g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0.500g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 2用拉脱法测定液体的表面张力系数：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

7、。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S1。（3）在水槽中加满水（或其它液体），调节平台升降旋钮，将冂形铝片浸入液体中，先把滚花螺母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，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，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S2。（6）重复以上步骤进行多次测量，记下每次读数S1和S2，分析S2iS1i的离散性，取相

8、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。（1）数据记录参考表1 1用逐差法求仪器弹簧的屈强系数用逐差法求仪器弹簧的屈强系数K(N/m)：数据记录表格3先记录砝码盘等作为初读数x0 _10mm，然后每次增加一个砝码m 500.00106kg，（该标准砝码符合国家标准，相对误差为0.005%）表格 3砝码质量3x10m等间距逐差:3i xi10mxi323m)xm)xxi xi4 xii(10i(1010

9、6kg0.00增重读数减重读数500.00 x1 x4 x0仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢4精品资料1000.001500.002000.002500.00 x2 x5 x1x3 x6 x2x4 x7 x33000.003500.00 x 1x1 x2 x3 x4x为每500.00106kg对应的测定仪的103m读数,4gm则K _(N/m)x2 2用拉脱法测定用拉脱法测定S1, S2，计算液体的表面张力系数：，计算液体的表面张力系数：表格 4 水温（室温）C仪 0.510 m测量值次数12345（2）数据处理方法：S 23S1S2伸长量S S2S11S1 S2S5522s Ss

10、仪于是：S S S3 3多次测量冂形框的宽度：多次测量冂形框的宽度：l l l4 4计算计算及不确定度：及不确定度： 2K S2l222 a k s taK S l最后，把结果表示为： 5 5对实验结果作出分析和评判：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的理论值，以此值作为近似真值，求测量结果的误差并与比较。【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?仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢5精品资料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温度t (C)t07.564107.422207.275307.118406.956509.791(102N/m)仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢6