实验二用焦利氏秤测定液体的表面张力

实验二用焦利氏秤测定液体的表面张力

【实验目的】

1．学习使用焦利氏秤测定水的表面张力系数

2．研究溶质对液体表面张力系数的影响

【实验仪器】

焦利氏秤（含配件）一台、物理天平一台、镊子、酒精灯、火柴、烧杯、游标卡尺

【仪器描述】（见图2-1）

焦利氏秤实际上就是弹簧秤。但一般的弹簧秤，弹簧的上端固定不动，在弹簧下端挂重物时，弹簧则伸长，物体重量可由指针所指示的标尺直接标出。而焦利氏秤上的弹簧是挂在可以上下移动的有刻度的管子（6）上的，管外面套有外管（4），外管（4）上有游标（5），旋转旋钮（3）即可使管（6）上下移动。在外管上，有夹子，夹子中央有带标线的短玻璃管（10），弹簧下端挂一细金属杆（9），金属杆中部有一长形小镜，镜中央有一刻痕，金属杆从玻璃管中通过，在金属杆的下端可挂砝码托盘（12）与钢丝码（14）。

当上下移动管（6），使细金属杆上镜子的标线和玻璃管（10）上的标线在镜中的像三者重合（以后简称三线重合）时，相当于弹簧秤对准零点，零点的读数可由管（6）的刻度和外管（4）上的游标（5）读出。

如果我们在砝码托盘上加X克砝码，弹簧（8）伸长了某一长度，细金属杆上镜中的标线即向下移动，此时三线不再重合。转动旋钮（3）使管（6）向上移动，因而细金属杆也随之向上移动。当三线又重合时，在管（6）及管（4）的游标上可读出第二个读数，该读数与第一个读数这差就是弹簧在增加X克重量时所伸长的长度。

图2-1 焦利氏秤实验装置

练习一测定弹簧的弹性系数

【实验原理】

弹簧的弹性系数就是弹性限度内弹簧所受的力F（牛顿）和弹簧伸长的长度S（米）之比，即伸长单位长度弹簧所受的力，如以K表示，则：

【实验步骤】

1．安装仪器如图（1），但此时不要放上烧杯及钢丝码而是在小金属杆（9）下只挂小砝码盘（12），调节三脚架上的螺旋，使管（4）竖直（即金属杆（9）恰在玻璃管（10）的正中），转动旋钮（3），使三线重合，记下此时游标的读数。

2．置1克砝码于盘中，转动旋钮（3），使仍保持三线重合，记下游标读数，此读数与步骤

1所得读数之差即为弹簧下加1克重量时弹簧的伸长量。

3． 按上步骤分别置2克和3克砝码于盘中，测出弹簧的伸长量。 4． 算出弹簧的平均的弹性系数K 。（各数据填入报告中）

练习二 测定蒸馏水的表面张长系数 【实验原理】

在液体表面存在着使液体具有收缩倾向的张力。如果在液面上设想有一条分界线MN ，表面张力的方向是液面相切并垂直于选取的分界线的，表面张力F 的大小与液面设想的分界线的长度L 成正比，即F=αL 。

式中α称为该液体的表面张力系数，

对钢丝码来说，拉出液面时由于液膜前后两个表面，所以它受到的总张力为：

【实验步骤】

1. 先用游标卡尺测量金属钢丝码的长度L ，用镊子夹住钢丝码在酒精灯上烧红后，挂于小砝码下（注意：金属钢丝烧净后不要用手直接接触）；

2. 用蒸馏水洗净烧杯，在烧杯内注入120ml 的蒸馏水，置于平台（15）上，将金属钢丝码慢慢兼容入烧杯中的水内使其水平部分的上边缘恰处于水面,同时调节旋钮(3),使三线重合,记下此时游标尺的读数S 0 ；

3．慢慢移动平台（15）下的螺旋（17），缓慢降低烧杯，同时慢慢调节旋钮（3）上升管（6），将金属钢丝缓慢地向上拉至断裂（注意：整个过程都要保持三线重合），再记下游标尺读数S ，

。该读数与前一读数之差，即为弹簧伸长量0'

S S S -=，由S 和弹簧的弹性系数K 即可

算出水的表面张力系数α的值。 4．依上法重做两，计算平均值。

练习三 研究溶质对液体表面张力的影响

【实验原理】

在一定温度下，液体表面张力系数是一定的，如果在纯液体溶解了溶质，液体的表面张力系数就要改变，有的溶质可使液体表面张力系数降低，有的溶质可使液体表面张力系数增大，能降低液体的表面张力系数的物质称为表面活性物质，能增大液体的表面张力系数的物质称为表面非活性物质。本实验是通过对葡萄糖溶液和肥皂的表面张力系数测定，了解葡萄糖溶液和肥皂的表面张力系数的影响。

【实验步骤】

1.在一烧杯中倒入葡萄糖溶液，重复练习二的步骤，求葡萄糖溶液的表面张力系数。

2.在另一烧杯中倒入肥皂液，重复练习二的步骤，求肥皂的表面张力系数。

在不同温度下与空气接触的水的表面张力系数