液体的表面张力系数的测定幻灯片.ppt

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1、液体的表面张力系数的测定第1页，共21页，编辑于2022年，星期日实验目的实验目的 学习拉脱法的测量原理和方法。学习拉脱法的测量原理和方法。学习用最小二乘法处理实验数据。学习用最小二乘法处理实验数据。第2页，共21页，编辑于2022年，星期日实验原理实验原理 液液体体具具有有收收缩缩表表面面的的趋趋势势，其其表表面面象象一一张张蹦蹦紧紧的的弹弹性性薄薄膜膜，在在其其表表面面内内存存在在沿沿着着表表面面作作用用的的张张力力，使使其其表表面面产产生生收收缩缩的的倾倾向向。这这即即为为液液体体的的表表面面张张力力。表表面面张张力力垂垂直直于于液液体体表表面面任任何何一一条条线线段段并并沿沿着着液液体

2、体表表面面，作作用用于于单单位位长长度度上的张力称为表面张力系数，用上的张力称为表面张力系数，用表示。表示。其中其中F为作用于线段为作用于线段L上的张力。上的张力。第3页，共21页，编辑于2022年，星期日实验原理实验原理 用测量一个已知周长的金属片从待测液体表用测量一个已知周长的金属片从待测液体表面脱离时所需要的力，来求得该液体的表面张力面脱离时所需要的力，来求得该液体的表面张力系数的方法称为拉脱法。系数的方法称为拉脱法。实验中我们用的是环状金属吊片实验中我们用的是环状金属吊片.L=L=（D D1 1+D D2 2）F=F=（D D1 1+D D2 2）吊片脱离液体表面瞬间前后的力的平衡方吊

3、片脱离液体表面瞬间前后的力的平衡方程为程为 T1=W1+F+mg T2=W2+mg 第4页，共21页，编辑于2022年，星期日拉脱前拉脱前拉脱后拉脱后T1T2mg(mg)W1W2F环状金属吊片环状金属吊片液膜液膜第5页，共21页，编辑于2022年，星期日实验原理实验原理 T T1 1、T T2 2为为向向上上的的作作用用力力，W1 1、W2 2为为环环状状金金属属吊吊片片所所受受重重力力和和浮浮力力之之差差，因因为为环环状状金金属属吊吊片片在在脱脱离离液液体体表表面面前前就就已已经经离离开开了了液液体体表表面面，W1W2。mg、（mg)为为液液膜膜所所受受的的重重力力，mg（mg),T T1

4、1、T T2 2之之差差就就是是表表面面张力张力F F。表表面面张张力力系系数数的的值值和和液液体体的的种种类类、纯纯度度、温温度度以以及及液液体体上上方方的的气气体体成成分分有有关关。实实验验证证明明，液液体体的的温温度度越越高高，的的值值越越小小，液液体体所所含含杂杂质质越越多多，的的值值也也越越小小，对对于于上上述述条条件件都都不不变变的的液液体体，值值是是一一个个常数。常数。第6页，共21页，编辑于2022年，星期日实验原理实验原理 上上式式中中，液液体体表表面面张张力力F=T1T2，我我们们用用力力敏敏传传感感器器测测量量，读读取取相相应应的的电电压压数数值值T1 U1 1、U2 2

5、，取取其其差差值值U=U1 1U2 2，乘乘以以相相应应的的转转换换系系数数k,即即为为F:F=kU第7页，共21页，编辑于2022年，星期日实验仪器实验仪器 液体表面张力系数测定仪液体表面张力系数测定仪 FD-NST-I 一套一套游标卡尺游标卡尺 一件一件干湿温度计干湿温度计 一只一只第8页，共21页，编辑于2022年，星期日实验仪器实验仪器 液体表面张力系数测定仪液体表面张力系数测定仪采采用用硅硅压压阻阻式式力力敏敏传传感感器器来来测测量量液液体体和和环环状状金金属属吊吊片片之之间间的的表表面面张张力力，在在外外力力作作用用下下，输输出出的的电电压压和和外力成正比。外力成正比。U=KF式式

6、中中F为为外外力力，K为为硅硅压压阻阻式式力力敏敏传传感感器器的的灵灵敏敏度度，单单位是位是V/N，U为传感器输出的电压值。为传感器输出的电压值。第9页，共21页，编辑于2022年，星期日实验装置的结构见下图实验装置的结构见下图 1.调节螺丝调节螺丝.2.升降螺丝升降螺丝.3.玻璃器皿玻璃器皿.4.吊环吊环.5.力敏传感器力敏传感器6.支架支架.7.固定螺丝固定螺丝.8.航空插头航空插头.9.底座底座.10.数字电压表数字电压表.11.调零旋纽调零旋纽 第10页，共21页，编辑于2022年，星期日第11页，共21页，编辑于2022年，星期日调零旋钮调零旋钮环状金属吊片环状金属吊片数字电压表数字

7、电压表第12页，共21页，编辑于2022年，星期日干湿温度计干湿温度计 实验中还必须测量实验中还必须测量实验室当时的温度。因实验室当时的温度。因此，实验室备有干湿温此，实验室备有干湿温度计，干湿温度计除了度计，干湿温度计除了可以用来测量室温以可以用来测量室温以外，还可以测量实验室外，还可以测量实验室的相对湿度。的相对湿度。干干温温度度计计第13页，共21页，编辑于2022年，星期日实验内容实验内容 1.力敏传感器的定标力敏传感器的定标仪器预热仪器预热 挂上砝码盘，依次加上挂上砝码盘，依次加上0.500g、1.000g3.500g等质等质量的砝码，记录量的砝码，记录Ui用最小二乘法求出传感器的灵

8、敏度用最小二乘法求出传感器的灵敏度 K=U/F ，砝码质量砝码质量mi/g0.5001.0001.5002.0002.5003.0003.500重力重力Fi(10-3N)4.8979.79414.69119.58824.48529.38234.279电压电压Ui/mV第14页，共21页，编辑于2022年，星期日实验内容实验内容 2.环状金属吊片的内外直径的测量和清洁环状金属吊片的内外直径的测量和清洁测量金属圆环的内外直径测量金属圆环的内外直径D D1 1、D D2 2（6 61010次取平均次取平均)清洗环状金属吊片和器皿清洗环状金属吊片和器皿D1/cmD2/cm第15页，共21页，编辑于20

9、22年，星期日实验内容实验内容 3.测定液体的表面张力系数测定液体的表面张力系数尽量使吊片的下沿和液面平行尽量使吊片的下沿和液面平行旋转升降盛水托盘，吊环下沿没入液面，然后缓慢脱离旋转升降盛水托盘，吊环下沿没入液面，然后缓慢脱离液面，记录此过程中的电压极值液面，记录此过程中的电压极值Ui1和脱离后的电压值和脱离后的电压值Ui2,多次测量多次测量(5(5次次,每次测量时调节调零旋纽，使每每次测量时调节调零旋纽，使每次测量的次测量的Ui1不相同不相同),),共得到五组数据，计算共得到五组数据，计算Ui=Ui1 Ui2 ，可得：可得：U1,U2,U3,U4,U5,第16页，共21页，编辑于2022年

10、，星期日实验内容实验内容 由公式由公式 可计算得到：可计算得到：1,2,3,4,5求其平均值：求其平均值：第17页，共21页，编辑于2022年，星期日实验内容实验内容 4.求求的百分差的百分差P读取温度计的液体温度读取温度计的液体温度T，查表（书中第查表（书中第312页）找出页）找出环境温度下的表面张力系数标准值环境温度下的表面张力系数标准值0。的的平均值与平均值与0作百分差运算。作百分差运算。第18页，共21页，编辑于2022年，星期日.必须写明的直接测量：必须写明的直接测量：标准砝码数值标准砝码数值m/g 0.500,1.000,1.500,2.000,2.500,3.000,3.500重

11、力重力F/10-3N 4.897,9.794,14.691,19.588,24.485,29.382,34.279转换电压转换电压U/mV U1,U2,U3,U4,U5,U6,U7金属环外径金属环外径D1/mm D11、D12、D13、D14、D15、D16数据处理数据处理 第19页，共21页，编辑于2022年，星期日金属环内径金属环内径D2/mm D21、D22、D23、D24、D25、D26液体温度液体温度 T拉脱电压值拉脱电压值U/mV U1,U2,U21,U22,U31,U32,U41,U42,U51,U52数据处理数据处理 第20页，共21页，编辑于2022年，星期日2 2.必须写明的中间计算量：必须写明的中间计算量：D1平均平均,D2平均平均,k,0,U1,U2,U3,U4,U53 3.必须写明的中间计算结果：必须写明的中间计算结果：1,2,3,4,54 4.最终计算结果：最终计算结果：数据处理数据处理 第21页，共21页，编辑于2022年，星期日