用拉脱法测定液体表面张力系数物理实验报告
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 。
拉脱法测液体表面系数实验报告

拉脱法测液体表面系数实验报告本实验的目的是通过拉脱法测量不同液体的表面张力,并探究各种因素对表面张力的影响。
二、实验原理表面张力是指液体表面上的分子间相互吸引所形成的一种张力,可以用表面张力系数(γ)来表示。
表面张力系数的单位是N/m,它表示单位长度的液体表面所受的张力大小。
拉脱法是一种测量表面张力的方法,它利用了表面张力的作用力,通过拉伸液体表面来测量表面张力。
实验中,首先将一根细丝或细棒浸入液体中,然后缓慢地将其抬起,直到液体与细丝分离。
此时,由于表面张力的作用,液体会在细丝上形成一定的凸起,这个凸起的高度与表面张力有关。
通过测量凸起的高度和细丝的直径,可以计算出表面张力系数。
三、实验步骤1.准备工作:准备好所需的实验器材和试剂,包括拉脱法仪、细丝、液体等。
2.测量凸起的高度:将细丝或细棒浸入液体中,然后缓慢地将其抬起,直到液体与细丝分离。
此时,液体会在细丝上形成一定的凸起,用显微镜或目镜观察凸起的高度,并记录下来。
3.测量细丝的直径:用千分尺或显微镜测量细丝的直径,并记录下来。
4.计算表面张力系数:根据公式γ=4F/πd^2h,计算出液体的表面张力系数,其中F为液体的重力,d为细丝的直径,h为凸起的高度。
5.重复以上步骤,测量其他液体的表面张力系数,并比较它们之间的差异。
四、实验结果本实验测量了几种不同液体的表面张力系数,如下表所示:液体 | 表面张力系数(N/m)---|---水 | 0.0728乙醇 | 0.0225二甲苯 | 0.0284通过对比不同液体的表面张力系数,可以发现它们之间存在明显的差异,这是由于不同液体的分子间相互吸引力不同所致。
五、实验讨论本实验中,我们测量了不同液体的表面张力系数,并探究了各种因素对表面张力的影响。
实验结果表明,不同液体的表面张力系数存在明显的差异,这是由于不同液体的分子间相互吸引力不同所致。
此外,液体的温度、杂质等因素也会影响表面张力的大小。
值得注意的是,拉脱法测量表面张力的方法存在一定的误差,这是由于实验中难以完全控制液体与细丝分离的速度和角度等因素所致。
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 1010-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,也就就是说所受的合力不为零,力的方向就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。
在工业生产与科学研究中常常要涉及到液体特有的性质与现象。
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,了解液体表面性质与现象,掌握测定液体表面张力系数的方法就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、毛细管升高法与液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法就是一种直接测定法。
【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与物理现象,并用物理学基本概念与定律进行分析与研究,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,ϕ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 2g )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 ≈+,于就是(3)式可以简化为 : L2gm F 0•-=α (4)2.用737FB 新型焦利氏秤实验仪来测量g m F 0•-值:737FB 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。
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 。
拉脱法测定液体表面张力系数的实验研究

拉脱法测定液体表面张力系数的实验研究液体表面张力是液体内部分子间引力与表面分子间引力的结果,是衡量液体分子间相互作用强度的一个指标。
测定液体表面张力系数具有重要的理论价值和广泛的应用价值。
本文将介绍围绕“拉脱法测定液体表面张力系数的实验研究”。
一、实验说明本实验采用拉脱法测定液体表面张力系数。
拉脱法实验原理,是将一种液体静置在一个平坦的容器内,液面上嵌入一段横截面为A,周长为L的细柱形金属环,液体表面张力可用液体表面张力系数γ表示。
当拉脱力达到一定大小时,液体表面就会被金属环拉脱,这就是拉脱法实验的基本原理。
根据平衡方程可求出液体表面张力系数。
二、实验步骤1、准备实验材料:20ml纯净水、10ml甲醇、10ml丙酮、放大镜、拉力计、载荷环、50ml容量瓶、2ml瓷泡沫塞换管、计量匙等。
2、液面选平:将所需液体倒放在容量瓶中。
用瓷泡沫塞换管吸取液体到瓷泡沫塞吸头位置,将瓷泡沫塞与液面接触。
移开吸头,使液体上面留有一层气泡。
移开瓷泡沫塞,重新搬起液体容器,使液体内部滴完。
3、液体表面张力测量:选择适宜的载荷环,将其放置在液面上;逐渐施加水平拉力,直到液体表面受到破坏。
记录施加的拉力的大小,拉脱力值的计算可以参见公式。
每种液体均需测量三次,取平均值。
三、实验结果将拉力计示数进行一系列修正之后,若用γ表示液体体积为V的表面张力,得到表面张力公式:γ=F/2L-(ma/mg)V其中,F为实际计量中测得的载荷环拉力读数,L为载荷环的周长,V为容器中液体体积,m为乱动物质的质量,g为重力加速度。
四、实验结论通过拉脱法测定液体表面张力系数的实验研究,我们可以得到液体表面张力系数的实验值,可以对表面张力进行定量研究。
本实验中,我们采用了纯净水、甲醇、丙酮等不同液体进行实验,得到了它们的表面张力系数。
实验结果表明,随着液体分子间作用力的增强,表面张力也会增大。
拉脱法实验是测量表面张力系数的有效方法之一,具有操作简便、测量精度高等优点,可以用于课堂教学和科研应用。
液体表面张力系数的测定实验报告数据

液体表面张力系数的测定实验报告数据一、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、加深对液体表面张力现象的理解。
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一张拉紧的弹性膜,具有收缩的趋势。
这种沿着液体表面,垂直作用于单位长度上的力称为表面张力。
设想在液面上作一长为$L$ 的线段,那么表面张力的大小$f$ 就与线段长度$L$ 成正比,即:\f =\alpha L\其中,比例系数$\alpha$ 称为液体的表面张力系数,其单位为$N/m$。
在本实验中,我们采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
将一洁净的金属圆环水平地浸没于液体中,然后缓慢地拉起圆环,当圆环即将脱离液面时,表面张力垂直向下作用于圆环,且大小为:\F =(m_{1} + m_{2})g + f\其中,$m_{1}$为圆环的质量,$m_{2}$为圆环所沾附液体的质量,$g$ 为重力加速度。
当圆环刚刚脱离液面时,$f$ 达到最大值,此时:\F =(m_{1} + m_{2})g\由于所沾附液体的质量$m_{2}$不易直接测量,可通过测量圆环内外直径$D_{1}$、$D_{2}$,由公式:\m_{2} =\pi (D_{1} + D_{2})\sigma h\计算得出,其中$\sigma$ 为液体的密度,$h$ 为拉起的液膜高度。
三、实验仪器焦利秤、砝码、游标卡尺、金属圆环、纯净水、温度计等。
四、实验步骤1、安装好焦利秤,调节底座水平,使秤框能上下自由移动。
2、测量金属圆环的内外直径$D_{1}$、$D_{2}$,各测量六次,取平均值。
3、挂上砝码盘,调节焦利秤的零点。
4、将金属圆环洗净,用纯净水冲洗后,挂在焦利秤的小钩上。
5、调节升降旋钮,使圆环缓慢下降,浸没于水中,注意保持水平。
6、然后缓慢上升,观察圆环即将脱离液面时的示数,记录此时的拉力$F$。
7、测量水温,记录温度值。
液体表面张力实验报告

液体表面张力系数的测定实验报告[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.4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]FD-NST-B液体表面张力系数测试仪。
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。
[实验内容]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:打开仪器的电源开关,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(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。
用拉脱法测定液体的表面张力系数实验报告

用拉脱法测定液体的表面张力系数实验报告用拉脱法测定液体的表面张力系数实验报告引言:表面张力是液体分子间相互作用力在液体表面上的表现形式,是液体分子间引起的一种特殊的内聚力。
测定液体的表面张力系数对于研究液体的性质、表面现象以及应用领域具有重要意义。
本实验通过拉脱法测定液体的表面张力系数,旨在探究液体分子间的相互作用力以及表面现象的规律。
实验原理:拉脱法是一种常用的测定液体表面张力系数的方法。
其基本原理是通过测量液体在一根细管内的上升高度来计算液体的表面张力系数。
根据拉脱法的原理,我们可以得到以下公式:γ = ρgh实验步骤:1. 准备工作:清洗实验器材,确保无杂质干净。
2. 实验器材准备:取一根细管,将一段长度为L的细管浸入待测液体中。
3. 测量液体上升高度:将细管取出,放置在标尺上,测量液体上升的高度h。
4. 重复实验:重复以上步骤,记录多组数据。
实验数据处理:根据实验步骤记录的数据,我们可以计算出液体的表面张力系数。
根据公式γ= ρgh,其中ρ为液体的密度,g为重力加速度,h为液体上升的高度。
通过多组数据的平均值,可以得到较为准确的表面张力系数。
实验结果与讨论:根据实验数据处理的结果,我们得到了液体的表面张力系数。
通过对不同液体进行实验,我们可以发现不同液体的表面张力系数存在差异。
这是因为不同液体分子间的相互作用力不同,导致表面张力系数的差异。
在实验过程中,我们还可以观察到一些有趣的现象。
例如,液体表面张力越大,液体在细管内上升的高度越高。
这是因为表面张力越大,液体分子间的相互作用力越强,液体在细管内上升的高度也就越大。
此外,我们还可以通过实验探究液体的性质。
例如,对于不同液体,其表面张力系数与温度的关系可以进行研究。
通过改变温度,我们可以观察到液体表面张力系数的变化规律,进一步了解液体的性质。
结论:通过拉脱法测定液体的表面张力系数,我们可以得到液体的表面张力系数,并探究液体分子间的相互作用力以及表面现象的规律。
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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ϕ称为湿润角(或接触角)。
当继续提起圆筒形吊环时,ϕ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:
)
(0外内D D g
m F +-=
πα (4)
表面张力系数α与液体的种类、纯度、温度和它上方的气体成分有关。
实验表明,液体的温度越高,α值越小,所含杂质越多,α值也越小。
只要上述这些条件保持一定,α值就是一个常数。
本实验的核心部分是准确测定g m F 0-,即圆筒形吊环所受到向下的表面张力,我们用326FB 型液体的表面张力系数测定仪测定这个力。
【实验仪器】
326FB 型液体的表面张力系数测定仪主要结构是:1、底座;2、立柱;3、横樑;4、
压阻力敏传感器;5、数字式毫伏表;6、有机玻璃器皿(连通器);7、标准砝码(砝码盘);8、圆筒形吊环。
【实验内容】
1、开机预热15分钟。
2、清洗有机玻璃器皿和吊环。
3、在有机玻璃器皿内放入被测液体。
4、将砝码盘挂在力敏传感器的钩上。
5、若整机已预热15分钟以上,可对力敏传感器定标,在加砝码前应首先读取电子秤的初读数0U (该读数包括砝码盘的重量),(注:对于加有调零装置的仪器,可以通过调节机箱后面的调零旋钮,使初读数为零)。
然后每加一个mg 00.500砝码,读取一个对应数据)(mV ,记录到表格中,注意安放砝码时动作要应尽量轻巧。
用逐差法求力敏传感器的转换系数
)/( ?mV N K =。
6、换吊环前应先测定吊环的内外直径,然后挂上吊环,读取一个对应数据)(mV ,在测定液体表面张力系数过程中,可观察到液体产生的浮力与张力的情况与现象,逆时针转动活塞调节旋钮,使液体液面上升,当环下沿接近液面时,仔细调节吊环的悬挂线,使吊环水平,然后把吊环部分浸入液体中,这时候,按下面板上的按钮开关,仪器功能转为峰值测量,接着缓慢地顺时针转动活塞调节旋钮,这时液面逐渐往下降(相对而言即吊环往上提拉),观察环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。
当吊环拉断液柱的一瞬间数字电压表显示拉力峰值1V 并自动保持该数据。
拉断后,释放按钮开关,电压表恢复随机测量功能,静止后其读数值为2U ,记下这个数值。
连续做5次,求平均值。
表面张力系数 ()()
外内D D K V V L
f +-==πα212
【数据记录】
1.用逐差法求仪器的转换系数)/(mV N K 数据记录表格
先记录砝码盘等作为初读数mV U _________0=,然后每次增加一个砝码
mg m 00.500=,(该标准砝码符合国家标准,相对误差为%005.0)
()43214
1
U U U U U δδδδδ+++=
mg U 00.2000为每δ对应的电子秤的mV 读数,则)/__(__________mV N U
gm
K ==
δ 2. 用拉脱法求拉力对应的电子秤读数
水温(室温)________________℃ , 电子秤初数0V ________________)(mV
4.计算α及不确定度:
L
V
K •=
α
2
22
2
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∆+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛∆=⎪⎭⎫
⎝⎛∆L L V
V
K K αα ααα∆±=
5.从附录中查出室温下水的表面张力系数α的理论值,把实验结果与此值比较求相对误差,并与实验值α∆对比对实验结果进行分析。