液体表面张力系数测量数据处理

液体表面张力系数测量数据处理
液体表面张力系数测量数据处理

大学物理实验3.5液体表面张力系数的测量测量校准曲线,得出斜率k和截距-b;

测量时单位为f’/Mn*m-1,f/mg;

可通过以下C语言程序计算表面张力系数及不确定度

#include

#include

#include

void BIAOMIANZHANGLI(float k,floatb,floatnum[],float m[])/*计算表面张力*/

{

inti;

float t=0.0;/*m[]记录表面张力*/

for(i=0;i<5;i++)

{

m[i]=(num[i]+b)/k;

printf("%.4f\t ",m[i]);

}

printf("\n");

}

void ZHANGlixishu(intn,float m[],float a[])/*液体表面张力系数的计算*/

{ /*a[i]记录表面张力系数*/

inti=0;

for(i=0;i

{

a[i]=m[i]/(3.14*(15.91+20.69));

printf("%.4f\t\t",a[i]);

}

printf("\n");

}

void PING(float a[],float *k)/*计算表面张力系数的平均值*/ {

float y=0.0;/*k记录不确定度的平均值*/

inti;

for(i=0;i<5;i++)

{

y=y+a[i];

}

*k=y/5;

printf("%.4f\n",*k);

}

void BUquedingdu(float a[],float *k)/*计算不确定度*/

{

float p=0.0;/*p记路不确定度*/

inti;

for(i=0;i<5;i++)

{

p=p+(a[i]-*k)* (a[i]-*k);

}

p=sqrt(p/20.0);

printf("%.4f\n",p);

}

intmain()

{

inti,j,n=5;

float m[5],num[5],a[5],k=0.0,b=0.0; printf("输入您测得的5组数据:");

for(i=0;i<5;i++)

{

scanf("%f",&num[i]);

}

printf("\n输入校准曲线k和b:");

scanf("%f %f",&k,&b);

printf("=================================================== ======================================\n");

printf("实验次数 1 2 3 4 5 \n");

printf("测得的f’ ");

for(i=0;i<5;i++)

{

printf("%.1f\t\t",num[i]);

}

printf("\n");

printf("表面张力 ");

BIAOMIANZHANGLI(k,b,num,m);

printf("表张系数*E-2 ");

ZHANGlixishu(n,m,a);

printf("平均表张*E-2: ");

PING(a,&k);

printf("不确定度*E-2: ");

BUquedingdu(a,&k);

printf("=================================================== =============================================\n");

return 0; }

液体表面张力系数的测定报告

.. . . .. 南昌大学物理实验报告 课程名称:大学物理实验 实验名称:液体表面张力系数的测定 学院:管理学院专业班级: 学生姓名:学号: 实验地点:基础实验大楼608 座位号: 实验时间:第三周星期天下午四点开始 学习参考. .. . .. .

液体表面张力系数的测定实验报告【实验目的】1.了解水的表面性 质,用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。.学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。2【实验仪器】焦利秤,砝码,烧杯,温度计,镊子,水,游标卡尺等。 【实验原理】 液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面自然收缩.犹如紧张的弹性薄膜。由于液面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力。设想在液面上作长为L 的线段,线段两侧液面便有张力f相互作用,其方向与L垂直,大小与线段长度L成正比。即有: ???LF f α称为液体表面张力系数,单位:N/m。 将一表面洁净的长为L、宽为d的矩形金属片(或金属丝)竖直浸入水中,然后慢慢提起一张水膜,当金属片将要脱离液面,即拉起的水膜刚好要破裂时,则有 F=mg+f。其中,F为拉出时所用的力,mg为金属片和带起的水膜的总质量,f 为表面张力。实验中利用金属圆环,则: f=F-mg 【实验步骤】 1.安装好仪器,挂好弹簧.调节底板的三个水平调节螺丝,使焦利秤立柱竖直。在主尺顶部挂入吊钩再安装弹簧和配重圆柱体.使小指针被夹在两个配重圆柱中间,配重圆柱体下端通过吊钩钩住砝码托盘。调整小游标的高度使小游标左侧的基准线大致对准指针,锁紧固定小游标的锁紧螺钉.然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合.当镜子边框上刻线、指针和指针的像重合时(即称为“三 线对齐”),读出游标0线对应刻度的数值L. 02.测母弹簧的倔强系数K:依次增加1.0g砝码.即将质量为1.0g,2.0g.3.0g,…,9.0g的砝码加在下盘内。调整小游标的高度.每次都重新使三线对齐,分别记下游标0线所指示的读数L1.L2,…,L9;再逐次减少1.0g砝码.调整小游标的高度.每次都重新使三线对齐,分别记下游标。线所指示的读数L9',L8',….L0',取二者平均值,用逐差法求出弹簧的倔强系数。即 ?L L-ii?L i241? (L-?L)?L i5?i5i?05g?K L?学习参考. .. . . .. 值。将洁净的金属圆环挂在弹簧下端的小钩子上,调整小游标的mg)3.测(F一。把装有蒸馏水的烧杯置于焦S高度使三线对齐.记下此时游标0线指示读数0利平台上,调节平台位置,使金属片浸入水中,转动平台旋钮使平台缓缓下降,下降的过程中金属圆环底部会拉成水膜,在水膜还没有破裂时需调节三线对齐,金属圆环刚好脱直到平台稍微下降,然后再使平台下降一点,重复刚才的调节,的值,即为在S,算出△S=S—出液面为止,记下此时游标0线所指示的读数

实验报告-液体表面张力系数的测定

实验3-3 液体表面张力系数的测定 一、实验目的: 测量室温下水的表面张力系数。 二、实验原理: 液体表面张力的存在,液体表面具有收缩的趋势,在液体表面上作一条曲线,则曲线受两侧平衡的、并与液体表面相切的表面张力的作用。在线性近似下,表面张力的大小与曲线的长度成正比,表面张力的大小与曲线长度的比值即为液体的表面张力系数。根据这一规律,可以用液体表面张力系数测定液体的表面张力。 在实验中用一个金属圆环固定在传感器中,该环浸没于液体中,把圆环慢慢拉起,金属圆环会受到液体表面膜的拉力作用。表面膜拉力的大小为 f=α△l=α(2πr1+2πr2)=π(D1+D2)α 在页面拉脱的瞬间,膜的拉力小时。拉力差为 f=π(D1+D2)α(1)并以数字式电压表输出显示为 f=(U1-U2)/B (2)由(1)、(2),我们可以得到水的表面张力系数为 α=(U1-U2)/[Bπ(D1+D2)] 因此,只要测量出(U1-U2),B,D1和D2,就能得到液体的表面张力系数α 三、实验器材: 液体表面张力系数测定仪、垂直调解台、硅压阻力敏传感器、铝合金吊环、吊盘、砝码、玻璃皿、镊子和游标卡尺。

四、实验步骤: (1)力敏传感器的定标(表3-3-1) 物体质量m/g 0.500 0.100 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 输出电压U/mV (2)测量金属圆环的外径D1和内径D2。 (3)记录吊环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表的读数值U1和拉断时瞬间数字电压表的 读数U2。并用温度计测出水的温度。利用所测数据计算出α(表3-3-2)。 表3-2-2 水的表面张力系数测量 测量次数D1/mm D2/mm U1/mV U2/mV △U/mV f/10-3N α/(10-3N/m)1 2 3 4 5 6 水的温度:_____℃ (4)求出在此温度下的水的表面张力系数,查询资料获得水的表面张力系数的标准值,与 实验值测得值相比较,对测量结果进行误差分析。 五、数据记录 将所得实验数据填入《表3-3-1 力敏传感器定标》和《表3-3-2 水的表面张力系数测量》中。 表3-3-1 力敏传感器的定标 物体质量m/g 0.500 0.100 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 输出电压U/mV 5.5 12.4 18.3 24.4 32.3 37.4 44.1

用焦利氏称测量液体表面张力系数

4+ 总的来说,报告做得很整齐,在内容上应该更加用心改进。 实验报告 实验题目:焦利氏秤法测量液体的表面张力 实验目的:学习并掌握用焦利氏秤法测量液体的表面张力的方法,加深对液 体表面张力的理解。 实验原理: 液体表层内分子力的宏观表现,使液面具有收缩的趋势。想象在液面上划一条线,表面张力就表现为直线两侧的液体以一定的拉力相互作用。这种张力垂直于该直线且与线的长度成正比,比例系数称为表面张力系数。 把金属丝AB 弯成如图 (a)所示的形状,将其悬挂在灵敏的测力计上,浸到液体中,缓缓提起测力计时,金属丝就会拉出一层与液体相连的液膜,由于表面张力的作用,测力计的读数逐渐达到一最大值F (超过此值,膜即破裂)。。由于液膜有两个表面,若每个表面的力为F ',则由 '2F mg F += 得 2 'mg F F -= (1) 表面张力F ’的大小与分界线的长度成正比。即 l F σ=' (2)

σ称为表面张力系数,单位是N/m 。表面张力系数与液体的性质,杂质和温度有关。测定表面张力系数的关键是测量表面张力F ',应用焦利氏秤液膜即将破裂可以方便地测量表面张力F '。 实验器材:焦利氏秤,自来水,肥皂水,金属丝,金属圈,钢板尺。 实验内容: 1、确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数k ; 2、测量自来水的表面张力系数; 3、测量肥皂水的表面张力系数。 数据记录处理: 1、确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数k m/g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 x/cm 2.87 3.38 3.86 4.36 4.88 5.42 5.93 6.48 7.00 7.53 8.06 (1)作图法: 1 2 3 4 5 m/g x/cm 我仔细看了一下图,有个疑问,在m=0g ,应该x=2.87cm ,但是从图例反应出的是m=0g ,x=0cm ,是不是x 坐标轴没有设置对?? (2)由作图法,计算斜率得k1=0.957g/cm=0.937N/m

最大泡压法测定液体表面张力实验数据处理

最大泡压法测定液体表面张力实验数据处理 1.安装Origin 7.0软件并双击打开; 2.在A[X]和B[Y]数据列分别输入正丁醇浓度和相对应的最大压力差; 3.在空白处点击鼠标右键,点击“Add New Column(增加新列)”增加新的数据列C[Y]; 4.右键单击C[Y]数据列,点击“Set Column Values(设置列值)”,在对话框中输入计算程序计算正丁醇的表面张力:“(0.0728/566)*col(B)”,输入完毕之后点击“OK”,这时在C[Y]中就得到了不同正丁醇溶液的表面张力。 注意在“(0.0728/566)/col(B)”公式中,“”0.0728“为实验温度下水的表面张力,各组的数据可能不同,”566“为测定的水的最大压力差,各组也是不同的,输入你组测定的数据进行计算即可。 5.选中C[Y]数据列,点击“Analysis(分析)→Non-linear Curve Fit(非线性曲线拟合)→Advanced Fitting Tool (高级拟合工具)”,出现数据拟合对话框。 6.点击对话框中的”Function(函数)→New(新建)”,建立新的拟合函数。

7.在“Example(样本)“框内输入你指定的拟合函数:”y=p1-p2*ln(1+p3*x)“,并将”Number of Parameters(参数数量)“设为3,将”Form(形状)“设为”Equations(方程式)“,点击“Save(保存)”保存,这时我们的拟合函数设定完毕 8.点击“Action(执行)→Dataset(数据列)”,出现参数指定对话框。”点击在对话框顶部的列表框内单击y 变量,然后在“Available Datasets(可用数据列)”列表框中单击“Data1 -c”; 单击“Assign(赋值)”命令按钮。即y 变量对应于Data1-C 数列。同样可指定x 变量对应于Data1-A 数列. 9.点击”Action(执行)→Fit(拟合)“,出现曲线拟合对话框。将“P1、P2、P3 ”初始值均设为“1”。点击“100 Iter”按钮2 ~5 次,直至参数值不变即可。同时拟合出的曲线将出现在绘图框中。点击“Done(完成)”,在曲线对话框出现了拟合参数值(也可见曲线下面的数据框,给出了P1、P2、P3的数值,带入y=p1-p2*ln(1+p3*x),得到拟合的函数,其中y为表面张力,x为浓度),代入自定义的函数式中,即为由数据拟合的函数表达式,绘图框中的曲线即为拟合曲线。 10.求算曲线各点对应斜率dγ/ dc。按上述方法得到拟合曲线后,鼠标右键点击绘图框“1”,出现快捷菜单,点

实验二液体表面张力系数的测定(精)

实验二 液体表面张力系数的测定 实验目的 1.学习测力计的定标方法 。 2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象。 3.测量乙醇和纯水的表面张力系数。 实验仪器 温度计、液体表面张力测定装置(如图2-2所示): 1.硅压阻力敏传感器。(1)受力量程:0—0.098N 。(2)灵敏度:约3.00V/N (用砝码质量作单位定标)。 2.显示仪器(读数显示:200 mV 三位半数字电压表)。 3.力敏传感器固定支架、升降台、底板及水平调节装置。 4.吊环:外径φ3.496cm 、内径φ3.310cm 、高0.850cm 的铝合金吊环。 5.直径φ12.00cm 玻璃器皿一套。 6.砝码盘及0.5克砝码7只 实验原理 表面张力是指作用于液体表面上任意直线的两侧、垂直于该直线且平行于液面、并使液面具有收缩倾向的一种力。从微观上看,表面张力是由于液体表面层内分子作用的结果。可以用表面张力系数来定量地描述液体表面张力的大小。设想在液面上作长为L 的线段,在L 的两侧,表面张力以拉力的形式相互作用着,拉力的方向垂直于该线段,拉力的大小正比于L ,即L f α=,式中α表示作用于线段单位长度上的表面张力,称为表面张力系数,其单位为N/m 。 液体表面张力的大小与液体的成分有关。不同的液体由于它们有不同的摩尔体积、分子极性和分子间作用力而具有不同的表面张力。实验表明,温度对液体表面张力影响极大,表面张力随温度升高而减小,二者通常相当准确地成直线关系。表面张力与液体中含有的杂质有关,有的杂质能使表面张力减小,有的却使之增大。表面张力还与液面外的物质有关。 如图2-1 所示,将表面清洁的铝合金吊环挂在测力计上并垂直浸入液体中, 使液面下降,当吊环底面与液面平齐或略高时, 由于液体表面张力的作用, 吊环的内、外壁会带起液膜。

液体表面张力系数的测量1

实验报告 班级微电子101姓名贺鸿浩学号10105110 日期2011.10.24 室温26.2℃气压102.29kpa成绩教师 实验名称液体表面张力系数的测量 【实验目的】 1.了解液体表面性质 2.学习采用液体表面张力系数测定仪的使用方法 3.学习用拉脱法测表面张力系数的原理和方法 【实验仪器】 液体表面张力测定装置、砝码盘和砝码、圆环型吊片、卡尺、温度计 图1液体表面张力测定装置 【实验原理】 1. 拉脱法 测量一个已知周长的金属圆环或金属片从待测液体表面脱离时所需的拉力,从而求得该液体表面张力系数的方法称为拉脱法。所需的拉力是由液体表面张力、环的内外径及液体材质、纯度等因素决定。 2. 吊环法和吊片法比较 (1)吊环法:使用金属细线制成吊环时,在液膜被拉破的瞬间接触角不接近于零,此时所测得的力是表面张力向下的分量,因而所得表面张力系数误差较大,必须用修正公式对测量结果进行修正。 (2)吊片法:虽然液膜被拉破的瞬间接触角趋近于零,但在具体测量时,由于吊片在拉脱

过程中容易发生倾斜,实验时吊片的长度上限为3—4cm ,而在测量力时,则希望力大 一点,有利于提高测量精确度。 (3)片状吊环:新设计有一定厚度的片状吊环。经过对不同直径吊环的多次试验,发现当 吊环直径等于或略大于 3.3cm 时,在液膜被拉破的瞬间液体与金属环之间的接触角接 近于零,此时接触面总周长约为20cm 左右。在保持接触角为零时,能得到一个 较大的待测力。 3. 实验原理 使用片状吊环,在液膜拉破前瞬间,考虑一级近似,认为液体的表面张力为: f = f 1 + f 2 = αл(D 1+ D 2) 这里α为表面张力系数,D 1、D 2分别为吊环的外径和内径。 片状吊环在液膜拉破前瞬间有: 此时传感器受到的拉力F 1和输出电压U 1成正比,有: U 1 = BF 1 片状吊环在液膜拉破后瞬间有: F 2 = mg 同样有 U 2 = BF 2 片状吊环在液膜拉破前后电压的变化值可表示为: U 1- U 2 = △U = B · △F = B (F 1- F 2)= B αл(D 1+ D 2) 由上式可以得到液体的表面张力系数为:1212() U U B D D απ-=+ 这里U 1:液膜拉断前瞬间电压表的读数,U 2:膜拉断后瞬间电压表的读数 实验内容(用拉脱法测量水的表面张力): 1.力敏传感器进行定标,用最小二乘法作直线拟合,求 出传感器灵敏度B 。 2.游标卡尺测量金属圆环的内、外直径。 3.金属环状吊片挂在传感器的小钩上,调节升降台,将 液体升至靠近环片的下沿,观察环状吊片下沿与待测液面 是否平行,将金属环状吊片取下后,调节吊片上的细丝, 使吊片与待测液面平行。(注意 :吊环中心、玻璃皿中心 最好与转轴重合。) 4.调节容器下的升降台,使其渐渐上升,将环片的下沿部分全部浸没于待测液体。然后反 向调节升降台,使液面逐渐下降。这时,金属环片和液面间形成一环形液膜,出现“浸润” 现象,继续下降液面,测出环形液膜即将拉断前一瞬间数字电压表读数值 U1和液膜拉断后 一瞬间数字电压表读数值U2。(注意 :液膜断裂应发生在转动的过程中,而不是开始转动 或转动结束时,因为此时振动较厉害,应多次重复测量。) 【实验步骤】 1.开机预热(15分钟) 2.将水盛入玻璃器皿内(1cm 左右),用双面胶与升降台面贴紧固定。 3.将砝码盘挂在力敏传感器的钩上 图2液膜的收缩

液体表面张力测定实验

[实验目的] 1.用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数 2.学习力敏传感器的定标方法 [实验原理] 测量一个已知周长的金属片从待测液体表面脱离时需要的力,求得该液体表面张力系数的实验方法称为拉脱法.若金属片为环状吊片时,考虑一级近似,可以认为脱离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长,即 F=α·π(D1十D2 ) (1) 式中,F为脱离力,D1,D2分别为圆环的外径和内径,α为液体的表面张力系数. 硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成,其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥,当外界压力作用于金属梁时,在压力作用下,电桥失去平衡,此时将有电压信号输出,输出电压大小与所加外力成正此,即 △U=KF (2) 式中,F为外力的大小,K为硅压阻式力敏传感器的灵敏度,△U为传感器输出电压的大小。 [实验装置] 图1-1为实验装置图,其中,液体表面张力测定仪包括硅扩散电阻非平衡电桥的电源和测量电桥失去平衡时输出电压大小的数字电压表.其他装置包括铁架台,微调升降台,装有力敏传感器的固定杆,盛液体的玻璃皿和圆环形吊片,实验证明,当环的直径在3cm附近而液体和金属环接触的接触角近似为零时.运用公式(1)测量各种液体的表面张力系数的结果较为正

确。 [实验内容] 一、必做部分 1、力敏传感器的定标 每个力敏传感器的灵敏度都有所不同,在实验前,应先将其定标,步骤如下:打开仪器地电源开关,将仪器预热。(2)在传感器梁端头小钩中,挂上砝码盘,调节电子组合仪上的补偿电压旋钮,使数字电压表显示为零。(3)在砝码盘上分别如0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g等质量的砝码,记录相应这些砝码力F作用下,数字电压表的读数值U.(4)用最小二乘法作直线拟合,求出传感器灵敏度K. 2、环的测量与清洁 (1)用游标卡尺测量金属圆环的外径D1和内径D2 (关于游标卡尺的使用方法请阅实验1) (2)环的表面状况与测量结果有很大的关系,实验前应将金属环状吊片在NaOH溶液中浸泡20-30秒,然后用净水洗净。 3、液体的表面张力系数 (1)将金属环状吊片挂在传感器的小钩上,调节升降台,将液体升至靠近环片的下沿,观察环状吊片下沿与待测液面是否平行,如果不平行,将金属环状片取下后,调节吊片上的细丝,使吊片与待测液面平行。 (2)调节容器下的升降台,使其渐渐上升,将环片的下沿部分全部浸没于待测液体,

用拉脱法测定液体表面张力系数物理实验报告

用拉脱法测定液体表面张力系数 液体表层厚度约m 10 10 -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】 1.了解326FB 型液体的表面张力系数测定仪的基本结构,掌握用标准砝码对测量仪进行 定标的方法,计算该传感器的灵敏度。 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】 如果将一洁净的圆筒形吊环浸入液体中,然后缓慢地提起吊环,圆筒形吊环将带起一 层液膜。使液面收缩的表面张力f 沿液面的切线方向,角?称为湿润角(或接触角)。当继续提起圆筒形吊环时,?角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜的里、外两个表面的张力f 均垂直向下,设拉起液膜破 裂时的拉力为F ,则有 f g m m F 2)(0++= (1) 式中,m 为粘附在吊环上的液体的质量,0m 为吊环质量,因表面张力的大小与接触面周边界长度成正比,则有 απ?+=)(2外内D D f (2) 比例系数α称为表面张力系数,单位是m N /。α在数值上等于单位长度上的表面张力。式中l 为圆筒形吊环内、外圆环的周长之和。 ) ()(0外内D D g m m F ++-= πα (3) 由于金属膜很薄,被拉起的液膜也很薄,m 很小可以忽略,于是公式简化为:

液体表面张力系数的测定报告记录模板

液体表面张力系数的测定报告记录模板

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液体表面张力系数的测定实验报告模板 【实验目的】 1.了解水的表面性质,用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。 2.学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。 【实验仪器】 焦利秤,砝码,烧杯,温度计,镊子,水,游标卡尺等。 【实验原理】液体具有尽量缩小其表面的趋势,好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力。测量表面张力系数的常用方法:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。此试验中采用了拉脱法。拉脱法是直接测定法,通常采用物体的弹性形变(伸长或扭转)来量度力的大小。液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。液体内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围,他所受到的周围分子合力为零。由于液体上方的气象层的分子很少,表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小,合力不为零。这个力垂直于液面并指向液体内部。所以分子有从液面挤入液体内部的倾向,并使得液体表面自然收缩,直到处于动态平衡。 表面张力 f 与线段长度 L 成正比。即有: f = αL (1) 比例系数α称为液体表面张力系数,其单位为Nm-1。 将一表面洁净的长为 L、宽为 d 的矩形金属片(或金属丝)竖直浸入水中,然后慢慢提起一张水膜,当金属片将要脱离液面,即拉起的水膜刚好要破裂时,则有 F = mg + f (2) 式中 F 为把金属片拉出液面时所用的力;mg 为金属片和带起的水膜的总重量; f 为表面张力。此时, f 与接触面的周围边界 2(L+ d ),代入(2)式中可得α = F ? mg2( L + d ) 本实验用金属圆环代替金属片,则有 α= F ? mg π (d1 + d2 ) 式中 d1、d2 分别为圆环的内外直径。

用焦利氏称测量液体表面张力系数

系 级 姓名 日期 No. 评分: 实验题目:焦利氏秤法测量液体的表面张力 实验目的:学习并掌握用焦利氏秤法测量液体的表面张力的方法,加深对液体表 面张力的理解。 实验原理: 液体表层内分子力的宏观表现,使液面具有收缩的趋势。想象在液面上划一条线,表面张力就表现为直线两侧的液体以一定的拉力相互作用。这种张力垂直于该直线且与线的长度成正比,比例系数称为表面张力系数。 把金属丝AB 弯成如图 (a)所示的形状,将其悬挂在灵敏的测力计上,浸到液体中,缓缓提起测力计时,金属丝就会拉出一层与液体相连的液膜,由于表面张力的作用,测力计的读数逐渐达到一最大值F (超过此值,膜即破裂)。。由于液膜有两个表面,若每个表面的力为F ',则由 '2F mg F += 得 2 'mg F F -= (1) 表面张力F ’的大小与分界线的长度成正比。即 l F σ=' (2)

系级姓名日期No. 评分: σ称为表面张力系数,单位是N/m。表面张力系数与液体的性质,杂质和温度有关。测定表面张力系数的关键是测量表面张力F',应用焦利氏秤液膜即将破裂可以方便地测量表面张力F'。 实验器材:焦利氏秤,自来水,肥皂水,金属丝,金属圈,钢板尺。 实验内容: 1、确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数k; 2、测量自来水的表面张力系数; 3、测量肥皂水的表面张力系数。 数据记录处理: 1、确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数k m/g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 x/cm 2.87 3.38 3.86 4.36 4.88 5.42 5.93 6.48 7.00 7.53 8.06 (1)作图法:

用拉脱法测定液体的表面张力系数实验

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m 10 10 -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】 1.了解737FB 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.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 2 g )m m (F 0+?+= (1) 式中:m 为粘附在框上的液膜质量,0m 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: )d L (2f 2+?α= (2) 比例系数α称表面张力系数,单位为m /N 。 由(1),(2)式得: ) d L (2g )m m (F 0+?+-= α (3) 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d L >>,那么L d L ≈+,于是(3)式可以简化为 : L 2g m F 0?-= α (4)

液体表面张力系数的测定报告

南昌大学物理实验报告 课程名称:大学物理实验 实验名称:液体表面张力系数的测定 学院:管理学院专业班级: 学生姓名:学号: 实验地点:基础实验大楼608 座位号: 实验时间:第三周星期天下午四点开始

液体表面张力系数的测定实验报告 【实验目的】 1.了解水的表面性质,用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。 2.学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。 【实验仪器】 焦利秤,砝码,烧杯,温度计,镊子,水,游标卡尺等。 【实验原理】 液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面自然收缩.犹如紧张的弹性薄膜。由于液面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力。设想在液面上作长为L的线段,线段两侧液面便有张力f相互作用,其方向与L垂直,大小与线段长度L成正比。即有: =α F? L f α称为液体表面张力系数,单位:N/m。 将一表面洁净的长为L、宽为d的矩形金属片(或金属丝)竖直浸入水中,然后慢慢提起一张水膜,当金属片将要脱离液面,即拉起的水膜刚好要破裂时,则有F=mg+f。其中,F为拉出时所用的力,mg为金属片和带起的水膜的总质量,f为表面张力。实验中利用金属圆环,则: f=F-mg 【实验步骤】 1.安装好仪器,挂好弹簧.调节底板的三个水平调节螺丝,使焦利秤立柱竖直。在主尺顶部挂入吊钩再安装弹簧和配重圆柱体.使小指针被夹在两个配重圆柱中间,配重圆柱体下端通过吊钩钩住砝码托盘。调整小游标的高度使小游标左侧的

基准线大致对准指针,锁紧固定小游标的锁紧螺钉.然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合.当镜子边框上刻线、指针和指针的像重合时(即称为“三线对齐”),读出游标0线对应刻度的数值L 0. 2.测母弹簧的倔强系数K :依次增加1.0g 砝码.即将质量为1.0g ,2.0g .3.0g ,…,9.0g 的砝码加在下盘内。调整小游标的高度.每次都重新使三线对齐,分别记下游标0线所指示的读数L1.L2,…,L9;再逐次减少1.0g 砝码.调整小游标的高度.每次都重新使三线对齐,分别记下游标。线所指示的读数L9’,L8’,….L0’,取二者平均值,用逐差法求出弹簧的倔强系数。即 2 L -i i i '= L L )-(5154 i i i L L L +=∑=? 3.测(F 一mg)值。将洁净的金属圆环挂在弹簧下端的小钩子上,调整小游标的高度使三线对齐.记下此时游标0线指示读数S 0。把装有蒸馏水的烧杯置于焦利平台上,调节平台位置,使金属片浸入水中,转动平台旋钮使平台缓缓下降,下降的过程中金属圆环底部会拉成水膜,在水膜还没有破裂时需调节三线对齐,然后再使平台下降一点,重复刚才的调节,直到平台稍微下降,金属圆环刚好脱出液面为止,记下此时游标0线所指示的读数S ,算出△S=S —S 0的值,即为在表面张力作用下弹簧的伸长量,重复测量5次,求出平均值,此时有F-mg=f=K △S 代入可得: ) (21d d s k +?= πγ

液体表面张力系数的测定实验报告

液体表面张力系数的测定一 实验目的1 学习用界面张力仪测微小力的原理和方法。2 深入了解液体表面张力的概念,并测定液体的表面张力系数二 实验原理1 液体表面张力 由于液体分子之间存在作用力,使每个位于表面层内的分子都受到一个指向液体内部的力,这就使每个分子都有从液体表面进入液体内部的倾向,所以液体表面积有收缩的趋势,在没有外力的情况下,液滴总是呈球形,致使其表面积缩到最小,这种使液体表面收缩的力叫做液体的表面张力。2 液体表面张力系数的测量原理 图1 如图1,将一表面洁净的矩形金属薄片浸入水中,使其底边保持水平,然后将其轻轻提起,则其附近液面呈现如图示的形状,则时,f 方向趋向垂直向下。在金属片脱0→?离液体前,受力平衡条件为(1)mg f F +=而(2))(2d l f +=α则(3))(2d l mg F +-=α若用金属环替代金属片,则(3)式变为

(4))(21d d mg F +-=πα式中d1,d2为圆环的内外直径。若用补偿法消除mg 的影响,即mg F f -=则(4)式可写为(5))(21d d f +=πα即为液体表面张力系数。三 实验仪器液体界面张力仪、标准砝码、环形测件、玻璃杯、镊子、纯净水、小纸片四 实验内容及步骤1 仪器调整。调整仪器水平,刻度盘归零。 2调零。将小纸片放在金属环上,调整调零旋扭,通过放大镜观察,指针、指针的像及红线三线重合。 3 绘制质量标准曲线分别在小纸片上放100mg 、300 mg 、500 mg 、700 mg 、 1000 mg 的砝码,记下对应的刻度盘的示数。以所加砝码的质量作为横坐标,刻度盘的示数作为纵坐标,绘制质量标准曲线。 4 测量纯净水的表面张力系数调零。用玻璃杯盛大约2/3的水,放在样品座上,调节样品座的高度,使金属环刚好浸过水面。左手调节样品座下面的螺丝,使样品座缓慢的下降,右手调节蜗轮旋扭。两手调节的同时,眼睛观察三线始终重合,直到环把水膜拉破为止。记下刻度盘示数M’。为了消除随机误差,共测五次。 6 将M’在质量标准曲线上查得水作用在金属环上的表面张力,按式(5)计算出mg f =水的表面张力系数。五 数据记录及处理1 金属环的直径外径 : 内径:mm d )001.0670.19(1±=mm d )001.0470.18(1±=定设备调试高中资料试

液体表面张力系数的测定doc.DOC

佛山科学技术学院实验室开放基金项目 研究报告 项目名称:液体表面张力系数的测定 申请者:李京玲吕咏思朱家欢蔡小玲朱绍进刘本明所在学院:理学院 指导老师: 类别: ■自然科学类学术论文 ?哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 ?科技发明制作A □科技发明制作B

液体表面张力系数的测定 姓名:李京玲吕咏思朱家欢蔡小玲朱绍进刘本明班级:10物理学(师范) 摘要: 关键词:液体表面张力 引言 有时候,我们会觉得很奇怪,为什么有的笑昆虫能在液体上自由自在的行走?为什么银针能在水面上浮着而不沉下去呢?为什么少量水银在干净的玻璃版上会收缩成球冠状,而水却会扩张开来?等等的这些原因,激起我们想要研究液体表面张力的动力。 【实验目的】 1.掌握用焦利秤测量微小力的原理和方法。 2.用拉脱法测量室温下水的表面张力系数。 【实验仪器】 约利弹簧秤、砝码、烧杯、金属框、游标卡尺等。 【实验原理】 液体分子之间存在分子力,其有效作用半径约10-8cm。液体表面层内的分子所处的环境和液体内部分子不同。液体内部每个分子四周都被同类的其他分子所包围,它受到周围分子的合力为零。但处于液体表面层内的分子,由于液体上方为气相,分子数很少,因而表面层内每个分子受到向上的引力比向下的引力少,合力不为零,即液体表面处于张力状态。表面分子有从液面挤入液体内部的倾向,使液面自然收缩,直到处于动态平衡,即在同一时间内脱离液面挤入液体内部的分子数和因热运动而到达液面的分子数相等为止。因而,在没有外力作用时液滴总是呈球形,即是其表面积缩到最小。 表面张力的大小可以用表面张力系数来描述。 设在液面上作一厂为L的线段,此线段两侧的液体之间存在着互相牵引的力f,这种力的方向恒与线段垂直,大小与线段长度L成正比,即 F=ɑL (1) 其比例系数ɑ为液体表面张力系数,定义为作用在单位长度上的表面张力,单位为N/m。实验证明,表面张力系数ɑ的大小与液体的种类、纯度、温度和它上方的气体成分有关,温度越高,液体中所含杂质越多,则表面张力系数越小。

液体表面张力系数的测量

液体表面力系数的测定 表面力是液体表面的重要特性,它类似于固体部的拉伸应力,这种应力存在于极薄的表面层,是液体表面层分子力作用的结果。液体表面层的分子有从液面挤入液的趋势,从而使液体有尽量缩小其表面的趋势,整个液面如同一拉紧了的弹性薄膜,我们把这种沿着液体表面,使液面收缩的力称为表面力。作用于液面单位长度上的表面力,称为液体的表面力系数,测定液体表面力系数的方法有:拉脱法、毛细管法、最大气泡压力法等。本实验采用拉脱法测定表面力系数。实验目的: 1、了解液体表面性质。 2、熟悉用拉脱法测定表面力系数的方法。 3、熟悉用焦利弹簧秤测量微小力的方法。 实验仪器: 焦利弹簧秤,被测液体,游标卡尺,矩形金属框,烧杯,砝码及托盘等 实验原理: 1、面力的由来 假设液体表面附近分子的密度和部一样,它们的间距大体上在势能曲线的最低点,即相互处在平衡的位置上。由图(1)可以看出,分子间的距离从平衡位置拉开时,分子间的吸引力先加大后减小,在这儿只涉及到吸引力加大的一段,如图(2)所示,设想部某个分子A欲向表面迁徙,它必须排开分子1、2,并克

服两侧分子3、4和后面分子5对它的吸引力。 用势能的概念来说明,就是它处在图(3)左边的势阱中,需要有大小为 d E 的 激活能才能越过势垒,跑到表面去。然而表面某个分子B 要想挤向部,它只需排 开分子' ' 21、 和克服两侧分子' '43、的吸引力即可,后面没有分子拉它。所以它所处的势阱(图(3)中右边的那个)较浅,只要较小的激活能 ' d E 就可越过势垒,潜 入液体部。这样一来,由于表面分子向扩散比部分子向表面扩散来得容易,表面分子会变得稀疏了,其后果是它们之间的距离从平衡位置稍为拉开了一些,于是相互之间产生的吸引力加大了,这就是图(3)右边所示的情况。此时分子B 需克 服分子'' 43、 对它的吸引力比刚才大,从而它的势阱也变深了,直到' d E 变得和d E 一样时,外扩散达到平衡。所以在平衡状态下液体表面层的分子略为稀疏,分子间距比平衡位置稍大,在它们之间存在切向的吸引力。这便是表面力的由来。 在刚才的讨论中未考虑液面外是否有气体。如果有,则分子B 背后有气体的分子拉它,这显然会使上述差距减小,从而减小表面力。事实也确实如此。

表面张力实验报告(附数据及处理)

实验报告 实验题目:用焦利氏称测量液体表面张力系数 实验目的:学习焦利氏秤独特的设计原理,并用它测量液体的表面张力系数。 实验内容: 一、用作图法求弹簧的劲度系数 根据已测数据,横轴单位为g ,纵轴单位为cm ,描点,经过拟合后得一条 直线 cot (/)0.1cot (/)0.1*9.8 1.169N/m 0.83818 mg m k g g g cm g kg m x x k θθ= =?=?=?∴==Q 由图得: 二、逐差法求弹簧的劲度系数 m/g 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 x/cm 2.17 2.53 2.98 3.40 3.82 4.24 4.65 5.05 5.50 5.93 /m g ? 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 /x cm ? 2.07 2.12 2.07 2.10 2.11

由上表数据得: 550.6822222 ()() 3.500, 2.094cm,()=0.0103cm () 1.140.005251cm ()0.005773cm ()()()0.005251+0.0057730.005()0.00163 j j j j A x B A B m B m m m k x x x m g x x u x t u x C u x u x u x g u m C σ++-?==-??=?=??===?===?=?+=?===∑∑()()() ()()222222222 22 67g 2.5 1.1939g/cm=1.1700N/m 2.094()()()0.005251+0.0057730.0016672.094 2.50.00001433 0.0037860.004520g/cm=0.004430N/m k=(1.1700.004)N/m A B B m g k cm x U k u x u x u m k x m U k k U k ?===????+=+ ?????=+===∴± 三、自来水的表面张力系数 1)用金属圈测定 金属圈直径: 41 2.900 2.900 2.950 2.850 2.9000.0290044 i i d cm cm cm cm d cm m =+++====∑ 周长: 3.14159*0.029000.09111l d m π=== 膜破时金属圈上升的距离: 5 15 (2.44 1.50)(2.44 1.50)(2.52 1.50)(2.54 1.50)(2.52 1.50)5 0.00992i i x x x cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm m =?=-+-+-+-+-==∑(-) 表面张力: '22 F mg k x F l d δδπ-?===?????→水膜质量可忽略

液体表面张力系数测定实验报告

液体表面张力系数的测量 【实验目的】 1、 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 2、 了解拉脱法测液体表面张力系数测定仪的结构、测量原理和使 用方法,并用它测量纯水表面张力系数。 3、 观察拉脱法测量液体表面张力系数的物理过程和物理现象,并 用物理学概念和定律进行分析研究,加深对物理规律的认识 4、 掌握读数显微镜的结构、原理及使用方法,学会用毛细管测定 液体的表面张力系数。 5、 利用现有的仪器,综合应用物理知识,自行设计新的实验内容。 【实验原理】 一、拉脱法测量液体的表面张力系数 把金属片弯成如图 1(a )所示的圆环状,并将该圆环吊挂在灵敏的测力计上,如图 1(b )所示,然后把它浸到待测液体中。当缓缓提起测力计(或降低盛液体的器皿)时,金属圆环就会拉出一层与液体相连的液膜,由于表面张力的作用,测力计的读数逐渐达到一个最大值 F (当超过此值时,液膜即破裂),则 F 应是金属圆环重力 mg 与液膜拉引金属圆环的表面张力之和。由于液膜有两个表面,若每个表面的力为f L a = (L 为圆形液膜的周长),则有 2F mg L s =+ (2) 所以 2F mg L s -= (3)

圆形液膜的周长L 与金属圆环的平均周长,L 相当,若圆环的内、外直径分别为1,2D D 。则圆形液膜的周长 L ≈L ’=p (D 1+D 2)/2 (4) 将(4)式代入(3)式得() 12F mg D D s p -=- (5) 硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成,其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥。当外界压力作用于金属梁时,在压力作用下,电桥失去平衡,此时将有电压信号输出,输出电压大小与所加外力成正比。即U K F D =D (6) 式中,ΔF 为外力的大小;K 为硅压阻式力敏传感器的灵敏度,单位为 V/N ;ΔU 为传感器输出电压的大小。 二、毛细管升高法测液体的表面张力系数 1一只两端开口的均匀细管(称为毛细管)插入液体,当液体与该管润湿且接触角小于90°时,液体会在管内上升一定高度。而当接触角大于 90°时,液体在管内就会下降。这种现象被称为毛细现象。 本实验研究玻璃毛细管插入水中的情形。如图 2 所示,f 为 表面张力,其方向沿着凹球面的切线方向,大小为 2 f r p s =,其中

液体表面张力系数的测定报告模板

液体表面张力系数的测定实验报告模板 【实验目的】 1.了解水的表面性质,用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。 2.学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。 【实验仪器】 焦利秤,砝码,烧杯,温度计,镊子,水,游标卡尺等。 【实验原理】液体具有尽量缩小其表面的趋势,好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力。测量表面张力系数的常用方法:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。此试验中采用了拉脱法。拉脱法是直接测定法,通常采用物体的弹性形变(伸长或扭转)来量度力的大小。液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。液体内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围,他所受到的周围分子合力为零。由于液体上方的气象层的分子很少,表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小,合力不为零。这个力垂直于液面并指向液体内部。所以分子有从液面挤入液体内部的倾向,并使得液体表面自然收缩,直到处于动态平衡。 表面张力 f 与线段长度 L 成正比。即有: f = αL (1) 比例系数α称为液体表面张力系数,其单位为Nm-1。 将一表面洁净的长为 L、宽为 d 的矩形金属片(或金属丝)竖直浸入水中,然后慢慢提起一张水膜,当金属片将要脱离液面,即拉起的水膜刚好要破裂时,则有 F = mg + f (2) 式中 F 为把金属片拉出液面时所用的力;mg 为金属片和带起的水膜的总重量; f 为表面张力。此时, f 与接触面的周围边界 2(L+ d ),代入(2)式中可得α = F ? mg2( L + d ) 本实验用金属圆环代替金属片,则有 α= F ? mg π (d1 + d2 ) 式中 d1、d2 分别为圆环的内外直径。

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