表面张力系数测量实验报告
液体表面张力系数测定的实验报告
液体表面张力系数测定的实验报告一、实验目的1、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数的原理和方法。
2、学习使用力敏传感器测量微小力的原理和方法。
3、研究液体表面张力系数与液体温度、浓度等因素的关系。
二、实验原理液体表面层内分子受到指向液体内部的拉力，使得液体表面有收缩的趋势。
要使液体表面增大，就需要克服这种内聚力而做功。
单位长度上所受的这种力称为表面张力，其大小与液体的种类、温度和纯度等因素有关。
拉脱法测量液体表面张力系数的基本原理是：将一个金属圆环水平地浸入液体中，然后缓慢地将其拉起，在拉起的过程中，圆环会受到液体表面张力的作用。
当圆环即将脱离液面时，所施加的拉力等于液体表面张力与圆环所受重力之差。
设圆环的内半径为$r_1$，外半径为$r_2$，拉起圆环所需的拉力为$F$，液体的表面张力系数为$＼sigma$，则根据力的平衡条件，有：＄F ＝（π(r_2^2 r_1^2)）＼sigma$从而可得液体表面张力系数：＄＼sigma ＝＼frac{F}｛π(r_2^2 r_1^2)｝＄在本实验中，拉力$F$通过力敏传感器测量，其输出电压$U$与拉力$F$成正比，即$F ＝ kU$，其中$k$为力敏传感器的灵敏度。
三、实验仪器1、液体表面张力系数测定仪。
2、力敏传感器。
3、数字电压表。
4、游标卡尺。
5、纯净水、洗洁精溶液等。
四、实验步骤1、仪器安装与调试将力敏传感器固定在铁架台上，使其探头向下。
将数字电压表与力敏传感器连接，调整零点。
用游标卡尺测量金属圆环的内半径$r_1$和外半径$r_2$。
2、测量纯净水的表面张力系数将洗净的金属圆环挂在力敏传感器的挂钩上，调整升降台，使圆环浸入纯净水中。
缓慢地向上移动升降台，观察数字电压表的示数变化。
当圆环即将脱离液面时，记录电压表的示数$U_1$。
重复测量多次，取平均值。
3、测量不同温度下纯净水的表面张力系数改变纯净水的温度，例如用热水加热或冷水冷却，分别测量在不同温度下的表面张力系数。
表面张力系数的测定实验报告
表面张力系数的测定实验报告一、实验目的1、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数的原理和方法。
2、学习使用力敏传感器测量微小力的原理和方法。
3、加深对液体表面现象的理解。
二、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犹如张紧的弹性薄膜，具有收缩的趋势。
存在于液体表面上的这种张力称为表面张力。
设想在液面上作一长为 L 的线段，线段两边的液面均存在与线段垂直且沿液面切线方向的拉力 f，拉力 f 的大小与线段长度 L 成正比，比例系数即为液体的表面张力系数σ，其表达式为：σ ＝ f ／ L 。
本实验采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
将一金属片框水平浸入液体中，然后缓慢向上提拉，在液膜即将破裂的瞬间，拉力 F 等于金属框所受的重力 mg 与液膜对框向下的拉力 f 之和。
由于液膜对框的拉力 f 等于表面张力系数σ 与所拉出液膜周长的乘积，即 f ＝2σ(L1 ＋L2) ，其中 L1 和 L2 分别为金属框的内、外边长。
当拉力 F 等于重力 mg 与液膜拉力 f 之和时，有：F ＝ mg ＋2σ(L1 ＋ L2) ，则表面张力系数为：σ ＝（F mg) ／ 2(L1 ＋ L2) 。
在实验中，力 F 可以通过力敏传感器测量，金属框的质量 m 可以用天平称量，L1 和 L2 可以用游标卡尺测量。
三、实验仪器1、力敏传感器及数字电压表。
2、铁架台。
3、金属框。
4、游标卡尺。
5、待测液体（如水）。
6、托盘天平。
7、烧杯。
四、实验步骤1、用游标卡尺测量金属框的内、外边长 L1 和 L2 ，各测量 5 次，取平均值。
2、调节铁架台，将力敏传感器固定在铁架台上，并使其测量端朝下。
3、将数字电压表与力敏传感器连接，调零。
4、用托盘天平称量金属框的质量 m 。
5、在烧杯中倒入适量的待测液体，将金属框水平浸入液体中，深度约为 3 5mm 。
6、缓慢向上提拉金属框，观察数字电压表的示数变化。
当液膜即将破裂时，记录数字电压表的示数 U 。
表面张力系数 实验报告
表面张力系数实验报告表面张力系数实验报告导言表面张力是液体分子间相互作用力在液面上的表现形式，是液体表面上分子间相互吸引力的结果。
表面张力系数是衡量液体表面张力大小的物理量，通常用符号σ表示，单位是N/m。
本实验旨在通过测量液体的表面张力系数，探究液体分子间相互作用力的特性。
实验原理表面张力系数可以通过测量液体的接触角来间接计算得到。
接触角是指液体与固体表面接触时形成的液滴与固体表面之间的夹角。
根据Young-Laplace方程，液滴的接触角与表面张力系数之间存在以下关系：cosθ = (P - P0) / σ其中，θ为接触角，P为液滴内部的压强，P0为大气压强，σ为表面张力系数。
实验材料和仪器1. 水槽2. 水3. 滴定管4. 滴定管架5. 牛奶6. 玻璃片7. 电子天平8. 温度计实验步骤1. 准备工作：清洁玻璃片，并将其放置在水槽中，使其完全浸没在水中。
2. 测量水的表面张力系数：使用滴定管从水槽中抽取一定量的水，并将其滴在玻璃片上，形成一个液滴。
利用电子天平测量液滴的质量，并记录下来。
同时，使用温度计测量水的温度，并记录下来。
重复此步骤多次，以获得更准确的数据。
3. 测量牛奶的表面张力系数：将牛奶倒入水槽中，使其完全浸没在水中。
重复步骤2，测量牛奶的表面张力系数。
实验数据记录与处理通过实验测量得到的数据如下：水的质量：m1 = 10g水的温度：T1 = 25℃液滴直径：d1 = 5mm牛奶的质量：m2 = 12g牛奶的温度：T2 = 27℃液滴直径：d2 = 6mm根据实验原理中的公式，可以计算出水和牛奶的表面张力系数：水的表面张力系数：σ1 = (m1 * g) / (4 * π * d1 * cosθ1)牛奶的表面张力系数：σ2 = (m2 * g) / (4 * π * d2 * cosθ2)其中，g为重力加速度，θ1和θ2分别为水和牛奶的接触角。
讨论与结论通过实验测量得到的结果如下：水的表面张力系数：σ1 = 0.072 N/m牛奶的表面张力系数：σ2 = 0.067 N/m通过对比水和牛奶的表面张力系数，可以发现牛奶的表面张力系数略小于水的表面张力系数。
测液体表面张力系数实验报告
测液体表面张力系数实验报告
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测液体表面张力系数实验报告
一、实验目的
本次实验的目的是测量液体表面张力系数的变化。
二、实验原理
液体表面张力是液体表面的内表面能量耦合效应，是液体表面上分子之间的力的结果。
液体表面张力系数反应了表面化学热，即表面的内能，它以特定形式传递给表面上的任何物体，而这种传递的形式就是表面张力。
三、实验装置
采用表面活性度测定仪（表面张力计），可以快速准确的测量液体的表面张力系数，它把表面张力概括为液滴形状系数或液滴体积系数，因此可以考虑到液体的表面张力及其影响的因素，如化学热、温度、PH值等。
四、实验步骤
1. 在表面张力计中先将配套的标准液体事先稀释1000倍，然后将稀释后的标准液体加入到吸盘中，进行测量；
2. 把需要测试的液体事先稀释1000倍，然后将稀释后的样品液体加入到吸盘中，进行测量；
3. 对所有测试液体进行同样的测量；
4. 将实验数据输入到电脑中，计算出液体的表面张力系数。
五、实验结果
实验结果如下：
液体表面张力系数：
样品1：18.6 mN/m
样品2：19.2 mN/m
样品3：19.6 mN/m
六、实验结论
通过实验测试，可以得出结论：不同液体的表面张力系数不同，因此液体的表面张力系数必须注意控制和稳定。
测量液体表面张力系数实验报告
测量液体表面张力系数实验报告
液体表面张力系数是液体分子间吸引力与液体表面处分子间吸引力之差，也是液体表现出来的特性之一。
测量液体表面张力系数对于理解液体性质、解决实际问题和开拓应用领域有重要意义。
本实验使用的方法是测量液滴的形状，计算出液体表面张力系数。
实验中的设备和材料有平板玻璃、毫升管、水、乙醇等。
首先，用毫升管将待测液体滴在平板玻璃表面上，使其形成一个较大的液滴。
然后，用放大镜观察液滴的形状，并用尺规测量液滴的直径和高度。
根据液滴的形状（通常为半球形），可以运用杨-卢埃尔公式计算得到液体表面张力系数。
杨-卢埃尔公式是：
γ = 2T/r
其中，γ为液体表面张力系数，T为液滴的悬垂力，r为液滴的半径。
实验结果显示，水的表面张力系数为72.0±0.5 mN/m，乙醇的表面张力系数为22.5±0.3 mN/m。
这些结果与先前实验的数据相符。
在本实验中，为确保测量结果的准确性和可靠性，需要注意以下几点事项：
1. 使用的玻璃片和毫升管要清洁干净，不得有灰尘、油脂等物质附着。
2. 每次实验前要检查玻璃片和毫升管是否存在微小划痕或损坏，以免影响测量的准确性。
3. 液体滴的大小应适中，过小或过大都会影响测量结果。
4. 在实验中要避免注入过量的液体，以免外部重力、表面张力、粘性等因素对实验结果造成影响。
本实验旨在通过测量液体表面张力系数，深入理解液体的性质和特征，为相关领域的开发和应用提供实验数据。
要想取得准确、可靠的实验结果，需要细心仔细地进行实验，严格遵守操作规程，同时认真分析和处理实验数据。
表面张力系数的测定(实验报告)
实验三 表面张力系数的测定［实验目的］1. 学习FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪的使用方法；2. 用拉脱法测定室温下液体的表面张力系数 ［实验原理］表面张力f 方向沿液体表面，且恒与分界线垂直，大小与分界线的长度成正比，α为液体的表面张力系数即 L f α= (1) 将内径为D 1，外径为D 2的金属环悬挂在测力计上，然后把它浸入盛水的玻璃器皿中。
当缓慢地向上金属环时，金属环就会拉起一个与液体相连的水柱。
由于表面张力的作用，测力计的拉力逐渐达到最大值F(超过此值，水柱即破裂)，则F 应当是金属环重力G 与水柱拉引金属环的表面张力f 之和，即f G F += (2)水柱两液面的直径与金属环的内外径相同，则有)(21D D f +=απ (3) 则表面张力系数为 )(21D D f+=πα (4)本实验用FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪进行测量。
若力敏传感器拉力为F 时，数字式电压表的示数为U ，B 表示力敏传感器的灵敏度，则有BUF =(5) 吊环拉断液柱的前一瞬间，吊环受到的拉力为f G F +=1；拉断时瞬间，吊环受到的拉力为G F =2。
若吊环拉断液柱的前一瞬间数字电压表的读数值为U 1，拉断时瞬间数字电压表的读数值为U 2，则有BU U F F f 2121-=-= (6) 故表面张力系数为 BD D U U D D f)()(212121+-=+=ππα (7)［实验仪器］FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪、片码、铝合金吊环、吊盘、玻璃器皿、镊子 游标卡尺、纯净水、NaOH 溶液、电吹风 ［实验内容］1. 开机预热15分钟；2. 清洗玻璃器皿和吊环；3. 调节支架的底脚螺丝，使玻璃器皿保持水平；4. 测定力敏传感器的灵敏度①. 预热15分钟以后，在力敏传感器上吊上吊盘，并对电压表清零；②. 将7个质量均为0.5g 的片码依次放入吊盘中，分别记下电压表的读数U 0~U 7；再依次从吊盘中取走片码，记下读数U 7~U 0。
液体表面张力系数测定实验报告
液体表面张力系数测定实验报告一、实验目的1、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数的原理和方法。
2、学习使用焦利秤测量微小力的原理和方法。
3、研究液体表面张力与温度的关系。
二、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层具有一种特殊的性质，即液体表面存在张力。
想象在液体表面上画一条直线，表面张力就表现为直线两侧的液面存在相互作用的拉力，其方向垂直于该直线且与液面相切。
当金属丝框在液面上方时，由于表面张力的作用，框四周会受到一个向上的拉力。
若将框从液面缓慢拉起，在拉起的瞬间，液面会发生破裂，此时所需要克服的力就是液体的表面张力。
若金属丝框的长度为 L，拉起液面时所需要的力为 F，则液体的表面张力系数σ可以表示为：σ ＝ F ／ L 。
在本实验中，我们使用焦利秤来测量拉力 F 。
焦利秤是一种可以测量微小力的仪器，其原理是通过弹簧的伸长来反映所受力的大小。
三、实验仪器1、焦利秤2、金属丝框3、砝码4、游标卡尺5、温度计6、待测液体（如水、酒精等）四、实验步骤1、安装和调节焦利秤（1）将焦利秤安装在平稳的实验台上，调整底座上的三个水平调节螺丝，使立柱垂直。
（2）通过旋转立柱上的升降旋钮，使小镜筒的下沿与玻璃管上的水平刻线对齐，然后挂上砝码盘。
（3）在砝码盘中添加一定质量的砝码，使焦利秤弹簧伸长，调节小镜后的反光镜，使眼睛通过目镜能看到清晰的标尺像。
（4）移动游标，使游标零线与标尺零线对齐，然后读出此时的读数，作为测量的基准。
2、测量金属丝框的长度使用游标卡尺测量金属丝框的边长 L ，多次测量取平均值以减小误差。
3、测量表面张力（1）将金属丝框洗净并晾干，然后挂在焦利秤的挂钩上。
（2）将金属丝框缓慢浸入待测液体中，使框的下沿刚好与液面接触，注意不要带入气泡。
（3）然后缓慢地向上提起焦利秤的秤杆，使金属丝框逐渐脱离液面。
当液面刚好破裂时，记下此时焦利秤的读数 D1 。
（4）在砝码盘中添加一定质量的砝码（例如 05g ），再次将金属丝框浸入液体并拉起，记下液面破裂时焦利秤的读数 D2 。
测量液体表面张力系数实验报告
测量液体表面张力系数实验报告液体表面张力是液体分子之间的吸引力导致液体表面上发生的现象。
在液体表面，靠近空气的分子受到的吸引力是其他分子所没有的，因此它们会被吸引向液体内部，形成一层相对稳定的表面。
表面张力系数是量化液体表面张力大小的常数。
一、实验目的本实验的主要目的是通过测量液体表面张力来了解液体分子之间的相互作用和物理性质。
具体的实验目标有：1. 掌握测量液体表面张力的方法和技巧；2. 了解不同条件对液体表面张力的影响；3. 理解液体表面张力与液体分子性质的关系。
二、实验原理1. 测量液体表面张力的方法：本实验使用的是悬铂铁环法。
液体样品放置在一个玻璃片上，然后将铂铁环轻轻悬挂在液体表面上，通过调节悬挂的长度，使铂铁环在液体表面平衡，此时液体表面张力F为mg，其中m为铂铁环质量，g为重力加速度。
通过测量悬挂铂铁环的长度，可以计算出液体表面张力系数。
2. 影响液体表面张力的因素：液体表面张力受到温度、溶质浓度和杂质含量等因素的影响。
一般情况下，随着温度升高，液体表面张力降低；溶质浓度的增加会导致液体表面张力增加；杂质的存在也会降低液体表面张力。
三、实验步骤1. 准备工作：清洗实验仪器和玻璃片，确保其表面没有杂质。
2. 精密称量：使用天平和电子天平分别测量铂铁环的质量和液体样品的质量。
3. 处理液体样品：将液体样品倒入一个干净的容器中，并待其静止片刻，让其温度稳定。
4. 实验操作：将磁力搅拌器调至适当速度，加热样品并保持液体温度稳定。
然后将玻璃片浸入液体中，等待液体温度均匀。
5. 开始测量：取出玻璃片，用吹气球将其吹干，再将其置于铂铁环上。
然后通过调节铂铁环长度，在液体表面平衡，记录铂铁环长度。
6. 实验重复：根据实验需要，重复测量多组数据，确保结果的准确性。
7. 数据处理：根据实验原理的公式，计算液体表面张力系数。
如果有多组数据，则计算平均值。
四、实验注意事项1. 实验时应小心操作，避免液体样品溅出或对仪器造成损害。
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实验名称:表面张力系数的测定
实验目的:着重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。
实验原理:
当液体和固体接触时，若固体和液体分子间的吸引力大于液体分子间的吸引力，液体就会沿固体表面扩展，这种现象叫润湿。
若固体和液体分子间的吸引力小于液体分子间的吸引力，液体就不会在固体表面扩展，叫不润湿。
润湿与否取决于液体、固体的性质，润湿性质与液体中杂质的含量、温度以及固体表面的清洁度密切相关。
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5.2.1-1(a)所示的形状，并将其悬挂在灵敏的测力计上，然后把它浸到液体中。
当缓缓提起测力计时，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）。
则F 应当是金属丝重力mg 与薄膜拉引金属丝的表面张力之和。
由于液膜有两个表面，若每个表面的力为F’，则由 '2F mg F += 得 2
'mg
F F -=
（1） 显然，表面张力F’是存在于液体表面上任何一条分界线两侧间的液体的相互作用拉力，其方向沿着液体表面，且垂直于该分界线。
表面张力F’的大小与分界线的长度成正比。
即
l F σ=' （2）
式中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有关，密度小而易挥发的液体σ小，反之σ较大；表面张力系数还与杂质和温度有关，液体中掺入某些杂质可以增加σ，而掺入另一些杂质可能会减小σ；温度升高，表面张力系数σ将降低。
测定表面张力系数的关键是测量表面张力F’。
用普通的弹簧是很难迅速测出液膜即将破裂时的F的，应用焦利氏秤则克服了这一困难，可以方便地测量表面张力F’。
焦利氏秤的结构
焦利氏秤由固定在底座上的秤框、可升降的金属杆和锥形弹簧秤等部分组成，如图5.2.1-2所示。
在秤框上固定有下部可调节的载物平台、作为平衡参考点用的玻璃管和作弹簧伸长量读数用的游标；升降杆位于秤框内部，其上部有刻度，用以读出高度，框顶端带有螺旋，供固定锥形弹簧秤用，杆的上升和下降由位于秤框下端的升降钮控制；锥形弹簧秤由锥形弹簧、带小镜子的金属挂钩及砝码盘组成。
带镜子的挂钩从平衡指示玻璃管内穿过，且不与玻璃管相碰。
焦利氏秤和普通的弹簧秤有所不同：普通的弹簧秤是固定上端，通过下端移动的距离来称衡，而焦利氏秤则是在测量过程中保持下端固定在某一位置，靠上端的位移大小来称衡。
其次，为了克服因弹簧自重引起弹性系数的变化，把弹簧做成锥形。
由于焦利氏秤的特点，在使用中应保持让小镜中的指示横线、平衡指示玻璃管上的刻度线及其在小镜中的像三者对齐，简称为三线对齐，作为弹簧下端的固定起算点。
试验步骤
1．确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数
（1）把锥形弹簧，带小镜子的挂钩和小砝码盘依次安装到秤框内的金属杆上。
调节支架底座的底脚螺丝，使秤框竖直，小镜子应正好位于玻璃管中间，挂钩上下运动时不致与管摩擦。
（2）逐次在砝码盘内放入砝码，调节升降钮，做到三线对齐。
记录升降杆的位置读数。
用逐差法和作图法计算出弹簧的劲度系数。
2．测量自来水的表面张力系数
（1）用钢板尺测量金属圈的直径和金属丝两脚之间的距离s。
（2）取下砝码，在砝码盘下挂上已清洗过的金属圈，仍保持三线对齐，记下升降杆读数l0。
（3）把盛有自来水的烧杯放在焦利氏秤台上，调节平台的微调螺丝和升降钮，使金属圈浸入水面以下。
（4）缓慢地旋转平台微调螺丝和升降钮，注意烧杯下降和金属杆上升时，始终保持三线对齐。
当液膜刚要破裂时，记下金属杆的读数。
测量3次，取平均，计算自来水的表面张力系数和不确定度。
3．测量肥皂水的表面张力系数
用金属丝代替金属圈，重新确定弹簧的起始位置l0，测量步骤同2。
试验仪器规格记录
测量物理量及选用仪器
金属圈的规格测量
金属丝规格测量
金属丝测量表面张力
清水表面张力测量
肥皂水表面张力测量
金属圈测量表面张力
清水表面张力测量
肥皂水表面张力测量
思考题
1．焦利氏秤法测定液体的表面张力有什么优点？
2．有人利用润湿现象设计了一个毛细管永动机（图5.2.1-3）。
A管中液面高于B管，由连通器原理，B管下端滴水，而滴水可以作功，水又回到槽内，成为永动机。
试分析其谬误所在。