液体表面张力系数的测量1
最大泡压法测定溶液表面张力实验报告
最大泡压法测定溶液表面张力实验报告最大泡压法测定溶液表面张力实验报告一．实验目的1．明确表面张力、表面自由能和吉布斯吸附量的物理意义。
2．掌握最大泡压法测定溶液表面张力的原理和技术。
3．掌握计算表面吸附量和吸附质分子截面积的方法。
二．实验原理1．表面张力和表面吸附图1 液体表面与内部分子受力情况图液体表面层的分子一方面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到液面外部气体分子的吸引，由于前者的作用要比后者大，因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力，如图1所示，这种吸引力使表面上的分子自发向内挤促成液体的最小面积，因此，液体表面缩小是一个自发过程。
在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系的吉布斯自由能的增值称为表面吉布斯自由能（J·m-2），用γ表示。
也可以看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力（N·m-1）。
欲使液体产生新的表面ΔS，就需对其做表面功，其大小应与ΔS成正比，系数为即为表面张力γ：W’ = γ x S (1)在定温下纯液体的表面张力为定值，当加入溶质形成溶液时，分子间的作用力发生变化，表面张力也发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。
水溶液表面张力与其组成的关系大致有以下三种情况：（1）随溶质浓度增加表面张力略有升高；（2）随溶质浓度增加表面张力降低，并在开始时降得快些；（3）溶质浓度低时表面张力就急剧下降，于某一浓度后表面张力几乎不再改变。
以上三种情况溶质在表面层的浓度与体相中的浓度都不相同，这种现象称为溶液表面吸附。
根据能量最低原理，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层中溶质的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。
在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯(Gibbs)吸附方程：= -（2）式中，Г为溶质在表层的吸附量，单位mol·m2，γ为表面张力，c溶质的浓度。
实验液体的表面张力测定(滴重法)
实验D-13 滴重法测定液体的表面张力实验目的用滴重法测量液体的表面张力，学会用校正因子表，迭代计算毛细管的半径。
实验原理当液体在滴重计(滴重计市售商品名屈氏粘力管)口悬挂尚未下滴时： r ：若液体润湿毛细管时为外半径，若不润湿时应使用内半径。
σ: 液体的表面张力。
m ：液滴质量(一滴液体)。
g ；重力加速度，当采用厘米.克.秒制时为 981cm ／S 2但从实际观察可知，测量时液滴并未全部落下，有部分收缩回去，故需对上式进行校正： m ’为滴下的每滴液体质量(用分析天平称量)。
f 称为哈金斯校正因子，它是r ／v 1/3的函数；v 是每滴液体的体积；可由每滴液体的质量除液体密度得到。
在上式中r 和f 是未知数，可采用已知表面张力的液体（如蒸馏水）做实验，采用迭代法得到： 设每滴水质量为m ’，体积为v ；先用游标卡尺量出滴重计管端的外直径D ；可得半径r 0；用r 0作初值；求得r 0/ v 1/3；查哈金斯校正因子表（插值法）得f 1；用水的表面张力σ和f 1代入12'r f m g πσ=；求的第一次迭代结果r 1；再由r 1/ v 1/3查表得f 2 ；再代入：22'r f m g πσ=求得第二次迭代值r 2，同法再由r 2/ v 1/3代入查表求f 3 ，这样反复迭代直至相邻两次迭代值的相对误差：┃（r i-1-r i ）/ r i ┃≤eps （eps 表示所需精度，如1‰）这时的r 就是要求的结果，记录贴在滴重管上的标签上，半径就标定好了。
求得半径r 后，对待测液体只要测得每滴样品重和密度，就可由r/ v 1/3查表得f ；由： 2'r f m g πσ= 就可求得样品的表面张力。
纯水的表面张力见最大泡压法实验；水和酒精的密度数据见恒温技术与粘度实验。
仪器与药品屈氏粘力管一根。
测液体比重用比重瓶一个。
游标卡尺一根（公用）。
50ml 和100ml 烧杯各一个。
实验一表面张力的测定详解
2
3
平均
表面张力
（达因/ 厘米）
表面张力 降低
%
自来水
2.5%高效 氯氰菊酯 乳油500溶 液
10%吡虫 啉可湿性 粉剂1000
溶液
σ1/σ2 = N1/N2 或σ1×N1 =σ2×N2 σ1，σ2——两种液体的表面张力。 N1，N2——两种液体的滴数。 如果已知道两种液体中的一种液体的表
面张力（如：蒸馏水20℃时表面张力为 72.75达因/厘米），即可根据以上公式求 出另一种液体表面张力的相对值。
三.实验材料
3.1 药品与试剂 1%洗衣粉液、蒸馏水、自来水、10%吡
二.实验原理
在液滴脱离管口的那一刹那，该液滴的 重力等于该液滴的表面张力，可见液体 表面张力和一定容量液体自滴重器内流 出的滴数成反比，即流出液体表面张力 越大，液滴的体积也愈大，而流出的液 滴数就愈少，两种液体的表面张力之比， 等于同体积分别从同一根滴重器流出时 滴数的反比，得出以下公式：
二.实验原理
一.实验目的
表面张力小，例如减低到50达因/厘米时（蒸馏 水20℃时表面张力为72.75达因/厘米）药剂的 湿润展布能力增长，药效提高。乳油加水稀释 后，由于乳化剂的作用使原油分散成细小的油 珠，油珠直径小5微米以下，乳液稳定，洒布 均匀，覆盖面积大，药效高，并且对作物不易 发生药害，油珠直径大（10微米以上），乳液 不稳定，不仅药效低，而且容易发生药害。因 此，检查乳液中的油珠大小，可以作为鉴定乳 油质量的一项指标。
五.实验作业
根据实验，将测定结果填入各表中，求 出洗衣粉、2.5%高效氯氰菊酯乳油500溶 液、10%吡虫啉可湿性粉剂1000溶液对 水表面张力下降低的程度。（实验报告 应包括实验目的及意义、实验材料、实 验步骤和实验结果与分析）：
测量表面张力的实验方法探究
测量表面张力的实验方法探究引言：表面张力是液体分子之间相互作用力的一种表现形式，它对于液体的性质和行为具有重要影响。
测量表面张力的实验方法可以帮助我们深入了解液体的特性，并应用于许多领域。
本文将探究一些常用的测量表面张力的实验方法及其原理。
一、浮力法实验浮力法实验是一种常见的测量表面张力的方法。
实验中，我们可以利用一个平衡装置，在不同的表面积和形状的环境下测量被测液体在垂直方向上的浮力差。
通过测量浮力差与液体的质量之间的关系，可以计算出表面张力的数值。
二、毛细管法实验毛细管法实验是一种基于毛细管现象的测量表面张力的方法。
实验中，我们可以使用细长的玻璃管（毛细管）将被测液体吸附，并通过测量液体在毛细管内上升的高度，来得到表面张力的数值。
毛细管法实验还可以用于测量不同液体之间的表面张力差异，从而了解不同液体的性质。
三、破历史法实验破历史法实验是一种利用破裂液柱的方法来测量表面张力的技术。
实验中，我们可以利用一个垂直悬挂的玻璃管，将被测液体填充至管的上端，然后缓慢地从管的下端增加重物，以增加液体的压力。
当液体柱破裂时，我们可以通过测量破裂的高度，来得到液体的表面张力值。
四、悬滴法实验悬滴法实验是一种使用悬滴的方法来测量表面张力的技术。
实验中，我们可以利用一个细长的玻璃管，将液体吸附在管的一端，并形成一个悬滴。
通过测量悬滴的形状和大小，以及与液体的重力之间的关系，可以计算出液体的表面张力。
五、诱导液位差法实验诱导液位差法实验是一种利用两个相连的玻璃管来测量液体表面张力的技术。
实验中，我们可以利用两个相连的玻璃管，在缓慢地将液体从一个管中排出时，观察液体在另一个管中上升或下降的现象。
通过测量液体的液位差和液柱高度，可以计算出表面张力的数值。
结论：测量表面张力的实验方法有很多种，每种方法都有其适用的场景和原理。
通过这些实验方法，我们可以更深入地了解液体的性质和行为，为液体相关问题的研究和应用提供有力支持。
在实际应用中，我们可以根据实验所需的精度和环境，选择合适的测量方法，并结合其他技术手段进行综合分析和研究，以推动科学的发展和进步。
实验1 拉膜法测定液体表面张力系数(309)
实验1 拉膜法测定液体表面张力系数（309）一．引言很多现象表明，液体表面具有收缩到尽可能小的趋势。
从微观角度看，液体表面是具有厚度为分子吸引力有效半径(约nm 1m 109=-)的薄层，称之为表面层。
处于表面层内的分子较之液体内部的分子缺少了一部分能和它起吸引作用的分子，因而出现了一个指向液体内部的吸引力。
使得这类分子有向液体内部收缩的趋势。
从能量观点看，任何内部分子欲进入表面层都要克服这个吸引力而作功。
可见，表面层有比液体内部更大的势能，即所谓表面能，表面积越大、表面能也越大。
如所周知，任何体系总以势能最小的状态最为稳定。
所以，液体要处于稳定，液面就必须缩小，以使其表面能尽可能减小，宏观上就表现为液体表面层的张力，称为表面张力。
液体因表面张力而收缩的事实，说明表面张力是与液体表面相切的，也就是沿液体表面而作用的，其方向不论在平面或曲面里，都与液面的边界垂直。
如果在液体表面想像地画一根直线，则表面张力的作用就表现为线段两边的液面以一定的拉力αF 相互作用，而且力的方向与线段相垂直，其大小与该线段之长度L 成正比。
即： L F αα=(24.1) 其中，比例系数α称为液体的表面张力系数，它表示单位长度的线段两侧液面的相互拉力。
其单位为：1m N -⋅。
当液体表面与其蒸汽或空气相接触时，表面张力仅与液体本身的性质及其温度有关。
各种液体，其α的数值可以很不相同：密度小、容易蒸发的液体，其α较小；而熔融金属的α则很大。
在一般情况下，同种液体温度愈高，α愈小。
另外，α的大小还与其相邻物质的化学性质有关，与液体本身的纯度也有很大关系，某些杂质能使α增大，而表面活性物质则能使表面张力系数减小。
液体与固体相接触时的情况，不仅取决于液体自身的内聚力，而且取决于液体分子与其接触的固体分子之间的吸引力（称为附着力）。
当内聚力大于附着力时，液面与自由液面相似，有收缩的取向。
这时，接触角（与固体接触处液体表面的切线和固体表面指向液体内部的切线间的夹角）2/π>β，则称液体不润湿该固体；反之，当附着力大于内聚力时，2/π<β，液体就润湿该固体。
液体表面张力的测定实验报告
液体表面张力的测定实验报告指导老师：实验时间：姓名：专业：无机学号：实验目的1、掌握最大泡压法测定液体表面张力的方法，了解影响表面张力测定的因素。
2、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量，由表面张力的实验数据求分子的截面积。
实验原理液体表面缩小是一个自发过程，欲使液体产生新的表面∆A，就需要对其做功，其大小与∆A有关-W,=σ∆Aσ为表面张力，是作用在界面上每单位长度边缘上的力。
表面浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
在指定的温度和压力下，稀溶液中，溶质在表层中的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯吸附等温式Γ=−cRT (dσdc)T能使溶剂表面张力显著降低的物质称为表面活性剂，他们在溶液表面的排列情况，决定于它在液层中的浓度。
随着表面活性物质的分子在界面上排列愈加紧密，此界面的表面张力逐渐减小。
恒温下绘制曲线σ=f(c),利用图解法进行计算，以Z表示切线和平行线在纵坐标上截距间的距离，则有(dσdc )T=-ZcZ=-c(dσdc)T Γ=−cRT(dσdc)T=ZRT2、最大泡压法测定表面张力将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，会产生压力差∆P，液面沿毛细管上升。
打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，毛细管内液面受到一个使待测液面上升的压力，当次压力差P大气- P系统在毛细管端面上产生的作用力稍大于∆P时，气泡就从毛细管口脱出。
此时⁄∆P=2σR本实验采用压气鼓泡法鼓泡。
当曲率半径R和毛细管半径r相等时，曲率半径达最小值，最大附加压力为：=2σr⁄∆P最大为一常数，用k表示。
则有对于同一毛细管，其r2σ=k ∆P最大k值可由实验测得 k= k(水) ∆P（水）最大仪器与试剂表面张力教学实验仪（DMPY-2C）1台、表面张力管1支、鼓泡毛细管1支、滴液漏斗1个、10ml移液管1支、5ml刻度移液管1支、250ml容量瓶1个、50ml容量瓶9个、50ml碱式滴定管1支、洗耳球1个、恒温水浴1套正丁醇、铬酸洗液、蒸馏水实验步骤1、用铬酸洗液清洗毛细管和玻璃仪器，记录实验室温度。
最大气泡法测定液体的表面张力实验报告
最大气泡法测定液体的表面张力实验报告一、实验目的通过最大气泡法测定液体的表面张力，了解表面张力与液体性质之间的关系，为实际应用提供依据。
二、实验原理最大气泡法是一种通过测量气泡在液体表面形成时的最大压力差来计算液体表面张力的方法。
当气泡从液体内部逸出时，会受到液体表面张力的作用。
当气泡逐渐增大时，其受到的表面张力也会逐渐增大，直到达到一个平衡状态，此时的气泡即为最大气泡。
通过测量最大气泡时的压力差，可以计算出液体的表面张力。
三、实验步骤准备实验器材：最大气泡仪、液体样品、滴管、恒温水浴、支架等。
将最大气泡仪置于支架上，调整至水平状态。
用滴管向最大气泡仪内加入适量液体样品。
开启恒温水浴，保持水温稳定。
观察并记录气泡的形成过程，当气泡达到最大时，记录此时的电压差。
重复实验，至少进行三次，取平均值作为最终结果。
四、实验结果以下为实验结果数据表：五、实验总结通过最大气泡法测定液体的表面张力，我们得到了不同液体的表面张力数据。
从实验结果可以看出，不同液体的表面张力存在差异。
其中，水的表面张力最高，蜂蜜次之，牛奶和醋的表面张力相对较低。
这可能与液体的分子结构、极性等因素有关。
此外，我们还发现实验结果的重复性较好，说明该方法具有较高的精度和可靠性。
通过本实验，我们不仅了解了不同液体的表面张力，还掌握了一种实用的测量方法。
这对于实际应用中涉及液体表面张力的问题具有重要的指导意义。
例如，在工业生产中，可以通过调整液体的表面张力来改善产品的性能；在生物学领域，了解液体的表面张力有助于研究细胞与环境之间的相互作用等。
因此，本实验具有一定的实用价值和应用前景。
实验五溶液表面张力的测定
四、实验步骤： 实验步骤：
1、毛细管常数的测定： 按实验装置图装好仪器，打开恒温水浴，使其温度稳定于25℃。取一支 浸泡在洗液中的毛细管依，次用自来水，蒸馏水反复清洗若干次，同样把 玻璃套管也清洗干净，加上蒸馏水，插上毛细管，用套管下端的开关调节 液面恰好与毛细管端面相切，使样品在其中恒温10分钟。在分液漏斗中加 入适量的水并与吸滤瓶连接好，注意切勿使体系漏气。然后调节分液漏斗 下的活塞使水慢慢滴入吸滤瓶中，这时体系压力逐渐增加，直至气泡由毛 细管口冒出，细心调节出泡速度，使之在5－10秒钟内出一个。注意气泡爆 破前Ｕ型压力计两边的读数，并重复记录最高最低值三次，求平均值而得。 根据手册查出25℃时水的表面张力为＝71.97×10-3N·m-1，以σ/△h =K求
1、测定不同浓度（c）正丁醇水溶液的表面张力（s）。 2、了解表面张力的性质、表面能的意义以及表面张力和吸附的关系。 3、掌握一种测定表面张力的方法—最大气泡法。
二、实验原理： 验原理：
1.表面张力的概念：在表层中，由于表面分子 净受一个向内的拉力的作用使部分表面分子进入 到内部，使表面分子总数减少，因此，表层分子之间的距离加大，从而使 表面分子沿该方向上的引力增大，这就使得分子间产生一个相互收缩的力， 这个分子间相互作用收缩的力就称为表面张力。 2表面张力是液体的重要特性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存 的另一相的组成等有关。纯液体的表面张力通常指该液体与饱和了其自身 蒸气的空气共存的情况而言。
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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。