用拉脱法测定液体表面张力系数实验.doc

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】
,掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法;
,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
。
【实验原理】
:
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均垂直向下。设拉起液膜将破裂时的拉力为,则有
(1)
式中:为粘附在框上的液膜质量,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:
(2)
比例系数称表面张力系数,单位为。由(1),(2)式得:
(3)
由于冂形铝片框很薄,被拉起的水膜很薄,较小,可以将其忽略,且一般有,那么,于是(3)式可以简化为:
(4)
:
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,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,则有:

这样, (5)
实验只需测出弹簧倔强系数以及冂形铝片框的宽度,便可由(5)式求得所测液体的表面张力系数。
【实验仪器】
新型焦利氏秤实验仪、水槽及平台升降调节装置等
【实验内容及步骤】
1. 新型焦利氏秤实验仪的定标:
(1)按图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。
(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砝码,再重复实验步骤(3),读出此时