液体表面张力系数测定实验报告.doc

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液体外表张力系数的测量
【实验目的】
掌握用砝码对硅压阻式力敏传感器定标的方法，并计算该传感器的灵敏度
了解拉脱法测液体外表张力系数测定仪的结构、测量原理和使用方法，并用它测量纯水外表张力系数。
观察拉脱法测量液体外表本实验研究玻璃毛细管插入水中的情形。如图 2 所示，
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为外表张力，其方向沿着凹球面的切线方向，大小为 ，其中 为毛细管的内孔半径。设为接触角〔与液体和管壁材料的性质有面的部关〕，凹球面的半径为 ，由图 2 可知，由外表张力产生的、垂直向上提高液面的力为，假设忽略上分液体的重量，则这个力与毛细管中高为的液柱重量平衡，即
〔7〕
所以 〔8〕
式ρ中为液体的密度，为重力加速度。
如果玻璃管壁和水都非常清净，则，而〔8〕而式变为
〔9〕
在推导公式〔9〕时，忽略了毛细管中凹球面下端与上端之间液体的重量，为了得到更精确的计算公式，必须考虑这部分液体的重量。该部分液体的体积约等于半径为 r、高也为r 的圆柱体体积和半径为 r 的球体积的一半之差，即
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，故忽略的液体重量为。当考虑这部分液体重量后，可得
〔10〕
由上式可知，只要测出毛细管的内径 d 和上升的液柱高 h，就可算出外表张力系数σ。
【实验仪器】
1、外表张力系数测定仪，如图 3 所示，包括硅扩散电阻非平衡电桥的电源和测电桥失去平衡时输出电压大小的数字电压表、铁架台、微调升降台、装有力敏传感器的固定杆、盛液体的玻璃器皿一套、铝合金圆形吊环一个、 砝码七只〔定标用〕，其它仪器包括镊子〔取砝码、砝码盘和挂吊环用〕，待测液体水，烧杯，温度计等。
2、读数显微镜，玻璃毛细管。
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【实验内容】
一、：拉脱法测水外表张力系数
1、实验准备
〔1〕连线后接通主机电源，开机预热。
〔2〕调节铁架台上的三个水平调节螺丝，使铁架台水平。
〔3〕清洗玻璃器皿
〔4〕预热 15 分钟后，可对力敏传感器定标。
2、硅压阻力敏传感器定标
〔1〕将砝码盘挂在力敏传感器的挂钩上。
〔2〕将数字电压表调零。
〔3〕依次加入 的砝码，待稳定后记下电压表读数。注意放砝码时应尽量轻。每次增加 砝码，待稳定后记下电压表读数Ui〔i =1，2，…8〕。
3、水外表张力系数的测量
〔1〕将砝码盘取下来换上吊环，使吊环平面成水平状态。
〔2〕在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。
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〔3〕在测定液体外表张力系数过程中，可观察到液体产生的浮力与张力的情况与现象，以顺时针转动升降台大螺帽时液体液面上升，当吊环下沿部分均浸入液体中时，改为逆时针转动该螺帽，这时液面往下降(或者说相对吊环往上提拉)，观察环浸入液体中
及从液体中拉起时的物理过程和现象。特别应注意吊环即将拉断液膜前一瞬间数字电压表读数值为U1，拉断时瞬间数字电压表读数为U2。记下这两个数值， 6 次。
二、毛细