2022年最大气泡压力法测定溶液的表面张力题库 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 宁波工程学院物理化学试验报告专业班级 化工 104 班 张雅俊 序号 33 试验日期 2022.05.19 同组 朱申宇、蒋燕军 指导老师 付志强 、罗丽娟试验名称 最大气泡压力法测定溶液的外表张力一、 试验目的1、把握最大气泡压力法测定外表张力的原理和技术；2、通过对不同浓度乙醇溶液外表张力的测定,加深对外表张力、外表自由能、外表张力和吸附量关系的懂得；二、 试验原理1、在肯定温度下纯液体的外表张力为定值,当加入溶质形成溶液时,外表张力发生变化,其变化的大小打算于溶质的性质和加入量的多少；依据能量最低原理,溶质能降低溶剂的外表张力时,外表层溶

2、质的浓度比溶液内部大；反之,溶质使溶剂的外表张力上升时,它在外表层中的浓度比在内部的浓度低,这种外表浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的外表吸附；在指定的温度和压力下,溶质的吸附量与溶液的外表张力及溶液的浓度之间的关系遵循吉布斯吸附等温式： = c/RT* d /dc式中, 为溶液在表层的吸附量； 为外表张力； c 为吸附到达平稳时溶液在介质中的浓度；依据朗格谬尔 Langmuir公式： = Kc/1Kc 为饱和吸附量,即外表被吸附物铺满一层分子时的 c/ =1Kc/ K = c/ 1/ K 以 c/ 对 c 作图,就图中该直线斜率为 1/ ；由所得的 代入 A m=1/ L 可求被吸附分子的截

3、面积L 为阿伏伽德罗常数；名师归纳总结 2、本试验用气泡最大压力法测定溶液的外表张力,其仪器装置如图1 所示：第 1 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1、最大气泡压力法测量外表张力的装置示意图1、恒温套管； 2、毛细管 r 在 0.150.2mm；3、U 型压力计内装水；4、分液漏斗；5、吸滤瓶； 6、连接橡皮管；将待测外表张力的液体装于外表张力仪中,使毛细管的端面与液面相切,液面即沿毛细管上升,打开抽气瓶的活塞慢慢抽气,毛细管内的液面上受到一个比A 瓶中液面上大的压力,当此压力差 附加压力 P=P大气 P 系统在毛细管端面上产生的

4、作用力稍大 于毛细管液体的外表张力时,气泡就从毛细管口脱出,此附加压力与外表张力成正比,与气泡的曲率半径成反比,其关系式为： P=2 /R 式中, P为附加压力； 为外表张力； R 为气泡的曲率半径；假如毛细管半径很小,就形成的气泡基本上是球形的；当气泡开头形成时,外表几乎是平的,这时曲率半径最大；随着气泡的形成,曲率半径逐步变小,直到形成半球形,这 时的曲率半径 R 和毛细管的半径 r 相等,曲率半径最小值,依据上式这时附加压力达最大 值；气泡进一步长大, R 变大,附加压力就变小,直到气泡逸出；依据上式, R=r 时的最大附加压力为： P最大 = 2 /r 实际测量时,使毛细管端刚与液面接

5、触,就可忽视气泡鼓起所需克服的静压力,这样 就可以直接用上式进行运算；当将其它参数合并为常数K 时,就上式变为： =K P最大 式中仪器常数 K 可用已知外表张力的标准物质测得；三、 试验仪器、试剂1、仪器：最大泡压法外表张力仪 烧杯 500mL；1 套,洗耳球 1 个,移液管 50ml 和 10ml各一支,2、药品：正丁醇分析纯 ,蒸馏水；四、 试验步骤1、仪器的预备与检漏 将外表张力仪容器和毛细管先用洗液洗净,再顺次用自来水和蒸馏水漂洗,烘干后按 图 5-9 接好,检查是否漏气；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - -

6、2、仪器常数的测定 调剂液面与毛细管相切,并调剂分液漏斗,使气泡由毛细管尖端成单泡逸出,且速度掌握在每分钟形成气泡510 个数显微压差测量仪为510s,当气泡刚脱离管端的一瞬时,压力计中液位差到达最大值,当显示的最大值比较稳固时,登记数据,重复 调剂 2 次并登记相应的数值；再由手册查出试验温度时水的外表张力,求得仪器常数 K；3、外表张力随溶液浓度变化的测定 在上述体系中, 按浓度从高到低的次序依次测定预先配好的正丁醇溶液的P 最大值,每次置换溶液前都先用溶液润洗 五、 数据记录与处理2 次,再按 2 方法测定；试验温度： 22.7 ；大气压 KPa；恒温槽温度： 30； 水：71.18 1

7、0-31 仪器常数 K 的测定 P最大 P最大, 1 P最大, 2 P最大, 3水K= / p 643 644 644 642 71.18 p 正丁醇的测定c -3 P最大 P最大, 1 P最大, 2 P最大, 3 mN/m 643 644 644 642 71.18 水0 609 608 609 610 569 570 568 568 537 537 537 537 505 505 505 505 487 486 487 488 467 467 468 466 438 438 438 437 413 412 413 414 373 373 373 373 2、运算 K 值 = K pK= 水

8、/ P最大 =71.18N/m/643= 依据 K 值得到一组 值,以 mN/m-c mol.dm-3作图如下 : 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - Y = A + B1*X + B2*X2 Parameter Value Error - 名师归纳总结 A 70.7206 -3, 的单位为 mN/m； 第 4 页,共 6 页B1 -199.28848 B2 339.08692 - 依据上图,可以得到-c 的关系式为 = -c+c2 可得d678.17384c-199.28848其中 c 的单位为dc又由于-cdRTd

9、cc/得c - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - -c 等温线c/ -c 等温线 yscaleY = A + B * X Parameter Value Error - B 217.80085 39.21622 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 103 m 3/mol；得Am111103-14. 591410-6mol/m310-19m2k217.80085得L4. 5914106. 0210233 .6186六、 留意事项1、仪器系统不能漏气；2、所用毛细管必需洁净、干燥,

10、应保持垂直,其管口刚好与液面相切；3、读取压力计的压差时,应取单个逸出时的最大压力差；七、 结果与争论这次的试验操作的步骤很简洁, 就是试验量比较大, 数据比较简洁产生误差； 从得的 c/ -c等温线来看, 得到的数据仍是存在误差, 可能的原有： 液面没有跟毛细管底部完全相切；没有等到气泡稳固了再读数；八、 摸索题1.毛细管尖端为何必需调剂得恰与液面相切？否就对试验有何影响？答：假如将毛细管末端插入到溶液内部,毛细管内会有一段水柱,产生压力 P ,就测定管中的压力 Pr 会变小, pmax会变大,测量结果偏大；2.最大气泡法测定外表张力时为什么要读取最大压力差？假如气泡逸出的很快,活几个气泡一

11、齐出,对试验结果有无影响？答：假如毛细管半径很小,就形成的气泡基本上是球形的；当气泡开头形成时,外表几乎是平的,这时曲率半径最大；随着气泡的形成,曲率半径逐步变小,直到形成半球形,这时曲率半径R和毛细管半径 r 相等,曲率半径达最小值,依据拉普拉斯Laplace 公式,此时能承担的压力差为最大：pmax = p0 - pr = 2 / ；气泡进一步长大,R 变大,附加压力就变小,直到气泡逸出；最大压力差可通过数字式微压差测量仪得到； 如气泡逸出速度速度太快, 气泡的形成与逸出速度快而不稳固；致使压力计的读数不稳固,不易观看出其最高点而起到较大的误差；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页