表面张力系数的测定(拉脱法)
用拉脱法测液体的表面张力系数
用拉脱法测液体的表面张力系数一， 实验目的（1），测水和肥皂水的表面张力系数。
（2），测弹簧的弹性系数。
二，实验器材焦利氏称，游标卡尺，酒精灯，温度计，镊子，玻璃皿。
三， 实验原理。
液体表面都有尽量缩小的趋势，这是由于液体存在着沿表面切线方向作用的表面张力。
表面张力的大小可以用表面张力系数α来描述。
设想在液体表面上取一段长为l 的线段，则张力的作用表现在线段两边的液面以一定的拉力f 相互作用，而且里的方向恒与线段垂直，大小与线段的长度l 成正比，即： f=αl (1)比例系数α就是液体表面张力系数，它表示单位长度直线两边液面的相互拉力。
表面张力系数α与液体的种类，温度和杂质有关。
对于某种液体，只要测f 和l ，便可以得出该温度下的α值。
如果采用国际单位制，则α的单位是（1N m -∙）。
本实验采用的是一个形金属丝浸入液体，然后从液面拉起一张膜，由于薄膜有前后两个表面，故所受到的拉力F 为（次数未考虑重力）F=2f=2αl (2) α=2F l(3) 由三式可知，如果测得F 和l ，就可以计算出表面张力系数α。
实验中用焦利氏称来测力F ，用游标卡尺来测长度l 。
焦利氏称是根据弹簧的伸长量L ∆量度力F 的大小的，因为在弹性系数内，弹簧的伸长量与外力遵守胡可定律，即弹簧的伸长量L ∆与外力F 成正比 F=k L ∆ (4)式子中，k 为弹簧的弹性系数，将（4）代入（3）中，有2k L l ∆α= (5)四， 实验内容1， 准备仪器按照参考图示装好仪器，调节三脚座上的整平螺丝，使套筒铅直，使得指示镜上下移动时不与指示管壁相碰。
2， 测量弹簧的弹性系数（1） 在铝盘未加砝码之前，转动手轮和移动夹子，使指示管和指示镜上的刻度线对准（一经对准，不得再移动指示管的位置）。
用焦利氏称上端的游标读出铜管尺上的数值并记录。
（2） 在铝盘中加入500mg 砝码，慢慢转动手轮，使指示管和指示镜上的刻度线对齐（应在弹簧停止振动时观察），再读数并记录之。
实验二、液体表面张力系数的测定(拉脱法)教材
通常，与L相比，d是很小的，以至于可以忽略不计， 故上式可以改写为：
F弹簧 f浮力 mg金属丝框的重力 ldhg拉起的水膜的重力 2l
用W表示金属线框所受的重力和浮力之差，即 W mg金属丝框的重力 f浮力
（5）
（6）
则上式又可以改写为：
F弹簧 W Ldhg拉起的水膜的重力 2l
谢 谢
（7）
由上式，可以推出液体的张力系数：
( F W ) ldhg拉起的水膜的重力 2l
（8）
3、证明 F W 由（8）式可见，要测液体张力系数，需要测量测 量 F W 、水膜高度h和п 型金属丝的长度 l 。为了得 到 F W ，我们可以换成另外一个表达式表示，即
F W L L0 hk F液体张力 W 下面是对此式成立的证明。 证明：设当锥形弹簧4下挂有平面镜5，平面镜5下挂п 型 金属丝，调节盛水的烧杯和升降扭，п 型金属丝刚好与 水面水平，此时金属杆的读数 L（设没有挂 п 型金属丝时， 0 L00 弹簧平衡态时金属杆的读数 ）。则 п 型金属丝的受 力为： k ( L0 L00 ) f 浮力 mg金属丝框的重力 （9）
把（6）hk F液体张力 W
（12）
七、实验步骤 l d。 L0 L、h、、 由(8)式和(12)式，要测张力系数需测k、、 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 框垂直，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线对齐，挂钩上下运动时不 至与管摩擦。 (2) 逐次在砝码盘内放入砝码（从1g加到6g），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。 (3)分组求差法求出 k * 。 2 2 0.1 ( x x ) u ( k ) u u u ( k ) (4)误差处理： ， ，c A B u (k ) 3 n(n 1) (5) k k * uc (k )
拉脱法测定液体的表面张力系数
拉脱法测定液体的表面张力系数
实验目的
实验原理
实验仪器 实验内容及注意事项
实验后仪器的处理
数据处理
液体表面就好象是一张蹦紧的弹性薄膜,液体 表面的表面张力。可以用它来说明泡沫的形成， 浸润和毛细现象等。表面张力垂直于液体表面任 何一条线段并沿着液体表面，作用于单位长度上 的张力称为表面张力系数，用α表示。
T1 T2 F L ( D1 D2 )
表面张力系数α 的值和液体的种类、纯度、温度 以及液体上方的气体成分有关。实验证明，液体 的温度越高， α 的值越小，液体所含杂质越多， α 的值也越小，对于上述条件都不变的液体， α 值是一个常数。
实验装置
采用硅压阻式力敏传感器来测量 液体和环状金属吊片之间的表面张 力，在外力作用下，输出的电压和 外力成正比。 ΔU=BF 式中F为外力，B为硅压阻式力敏传感 器的灵敏度，单位是V / N，ΔU为传 感器输出的电压值。
T1 拉脱前 拉脱后 T2
环状金属吊片
F mg W1 液膜 (mg)’ W2
T1、T2为向上的作用力，W1、W2为环状金属吊片
所受重力和浮力之差，因为环状金属吊片在脱离 液体表面前就已经离开了液体表面，W1≈W2。 mg、（mg)’为液膜所受的重力， mg≈（mg)’ , T1、T2之差就是表面张力F。
F L
其中F为作用于线段L上的张力。
实验原理
用测量一个已知周长的金属片从待测液体表 面脱离时所需要的力，来求得该液体的表面张力 系数的方法称为拉脱法。 实验中我们用的是环状金属吊片. L=π（D1+D2） F=απ（D1+D2）
吊片脱离液体表面瞬间前后的力的平衡方 程为
实验1液体表面张力系数测定（拉脱法）
实验1液体表面张力系数测定（拉脱法）实验1 液体表面张力系数测定（拉脱法）【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．测量纯水和其它液体的表面张力系数。
【实验仪器】温度计，液体表面张力测定装置（如图5-2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。
【预习要求】1. 推导测量公式。
2. 列出实验步骤与记录表。
【实验依据】表面张力是指作用于液体表面上任一假想直线的两侧、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写液体表面张力的大小。
设想在液面上一长度为L的直线，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直线，拉力的大小正比于L，即f=aL，式中a表示作用于直线的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5-1 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。
图5-1 拉脱过程吊环受力分析平衡时吊环重力mg 、向上拉力F 与液体表面张力f （忽略带起的液膜的重量）满足cos f mg F += (1)在吊环临界脱离液体时, 0≈?, 即1cos ≈?, 则平衡条件近似为)]([21D D mg F f +=-=πα (2)式中1D 为吊环外径, 2D 为吊环内径。
拉脱法测量液体的表面张力系数
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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 = f1 + f2 = αл(D1+ D2) 这里α为表面张力系数，D1、 D2分别为吊环的外径和内径。 液膜拉破前瞬间的受力分析图
片状吊环在液膜拉破前瞬间有： F1 = mg + f1 + f2
此时传感器受到的拉力F1和输出电压U1成正比，有： U1 = BF1
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片状吊环在液膜拉破后瞬间有：
F2 = mg 同样有 U2 = BF2 片状吊环在液膜拉破前后电压的
变化值可表示为：
液膜拉破后瞬间的受力分析图
U1－ U2 = △U = B·△F = B（F1－ F2）= Bαл(D1+ D2) 由上式可以得到液体的表面张力系数为:
吊环浸没在水中电压表显示负值反方向旋转螺母电压表读数增加继续旋转读数增加到一个最大值继续旋转读数开始减小减小到某一个值液膜破裂此时观察电压表读数记下u阶段1阶段2阶段320阶段1的受力分析吊环下沿浸没在水中时有吊环下沿拉离水面开始拉起液膜时有电压表读数达到最大值此时有这里f为表面张力21达到最大值后继续反方向转动调节螺母可以发现电压表读数开始减小这主要是因为附着在液膜上的水在重力的作用下向下滑所以拉力减小
（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。
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。
拉脱法测定液体的表面张力系数
实验原理
用测量一个已知周长的金属片从待测液体表 面脱离时所需要的力，来求得该液体的表面张力 系数的方法称为拉脱法。 实验中我们用的是环状金属吊片. L=π（D1+D2） F=απ（D1+D2）
吊片脱离液体表面瞬间前后的力的平衡方 程为
T1=W1+F+mg T2=W2+mg
每次测量后,调节调零旋纽,使每次测量的U1、U2不相同
注意事项 ●实验前要开机预热15min ●保持吊环，玻璃器皿的清洁 ●严格调节吊环为水平的，避免引入误差 ●误旋转大螺母时尽量减少液体的波动
●实验时不能用手接触被测液体和吊环，防止影 响测量结果和汗液腐蚀仪器 ●力敏传感器使用时，作用力不宜过大，避免损 坏力敏传感器
T1 拉脱前 拉脱后 T2
环状金属吊片
F mg W1 液膜 (mg)’ W2
T1、T2 为向上的作用力， W1、W2 为环状金属吊
片 所受重力和浮力之差，因为环状金属吊片在脱离 液体表面前就已经离开了液体表面，W1≈W2。 mg、（mg)’为液膜所受的重力， mg≈（mg)’ , T1、T2之差就是表面张力F。 T T F 1 2 L (D 1 D 2) 表面张力系数α 的值和液体的种类、纯度、温度 以及液体上方的气体成分有关。实验证明，液体 的温度越高， α 的值越小，液体所含杂质越多， α 的值也越小，对于上述条件都不变的液体， α 值是一个常数。
拉脱法测定液体的表面张力系数
拉脱法测定液体的表面张力系数
实验目的
实验原理
实验仪器 实验内容及注意事项
实验后仪器的处理
数据处理
液体表面就好象是一张蹦紧的弹性薄膜,液体 表面的表面张力。可以用它来说明泡沫的形成， 浸润和毛细现象等。表面张力垂直于液体表面任 何一条线段并沿着液体表面，作用于单位长度上 的张力称为表面张力系数，用α表示。
表面张力系数的测定（拉脱法）实验报告
表面张力系数的测定（拉脱法）实验目的：1、用拉脱法测量室温下水的表面张力系数。
2、学习焦利秤的使用方法。
实验原理：液面的表面有如紧张的弹性薄模，都有收缩的趋势，所以液滴总是趋于球形。
如图1 中的肥皂薄膜，如果从中心将膜刺破，由于膜的收缩，线被拉成圆形。
这说明液体表面内存在一种张力，存在于极薄的表面层内，而且不是由于弹性形变引起的，此力被称为表面张力。
设想在液面上作一长为L的线段，则张力的作用表现在线段两侧液面以一定的力的F 相互作用，而且力的方向恒与线段垂直，其大小与线段长L 成正比，即F=γL（1）比例系数γ称为液体的表面张力系数，它表示单位长线段两侧液体的相互作用力。
表面张力系数的单位为N/m。
如图2，在一金属框P中间拉一金属细线ab.将框及细线浸入水中后慢慢地将其拉出水面，在细线下面将带起一水膜，当水膜将拉直时，则有F=W+2γL+Ld h ρ g （2）式中F 为向上的拉力，W 是框和细线所受重力和浮力之差，l 为细线金属的长度，d 为细线的直径即水膜的厚度，h 为水膜被拉断前的高度，g为重力加速度，ρ为水的密度，ldhρg 为水膜的重量，由于细线的直径d 很小，所以这一项不大，水膜有前后两面，所以上式中表面张力为2γL。
从式（2）可得γ=((F−W)−ldhρg)/2l本实验用焦利秤测量（F—W）之值，用上式计算表面张力γ之值。
图2实验仪器：螺旋测微器（量程：0-25mm，分度值：0.01mm）、游标卡尺（量程：0-15cm,分度值：0.02mm）测高仪、焦利秤、温度计、金属线框、砝码、实验内容及数据处理：1、测量弹簧的倔强系数K，从0.5g起每增加0.5g砝码按游标卡尺的读数方法读出一次弹簧的伸长量x，一直增加到3.5g，然后从3.5g起每减少0.5g砝码读一次弹簧的伸长量x，一直减少到2、测当时液温t=28°C（2）、测(L2、L1)、(S2、S1). 在焦利秤V的游标上读取B的刻度L1，再调节测高仪，使得望远镜中十字叉丝对准焦利秤上的S，在测高仪的游标上读取刻度S1。
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表面张力系数的测定（拉脱法）
一、实验目的：
1、用拉脱法测量室温下水的表面张力系数
2、学习约利秤的使用方法
二、实验仪器和用具：
约利秤、金属框、砝码、玻璃皿、温度计、游标卡尺、蒸馏水等。
三、实验原理：
设在力F 作用下弹簧伸长L ，根据胡克定律可知：F=KL 式中K 为弹簧的倔强系数。
液体表面如同紧张的弹性薄膜，都有收缩的趋势，所以液滴总是趋于球形。
这说明液体表面存在一种张力，它不是弹性形变引起的，被称为表面张力。
假设在液面上有一长度为L 的线段，则张力的作用表现在线段两侧液面以一定的力F 相互作用，而且力的方向与线段垂直，其大小与线段L 成正比，即F=TL ，T 为液体表面张力系数。
将一金属框细线浸入水中后慢慢地将其拉出水面，在细线下面将带起一水膜，当水膜刚被拉断时，则有：
①F=W+·TL+Ldh ρg F ：向上的拉力 W ：金属框的重力和所受浮力之差
L ：金属线的长度 d ：细线的直径，即水膜的厚度 h ：水膜被拉断时的高度
ρ：水的密度 g ：重力加速度 Ldh ρg ：水膜的重量，由于细线的走私很小，所以这项值不大。
由于水膜有前后两面，所以上式中的表面张力为2TL 。
从式①可得：
L
g Ldh W F T 2)(ρ--=
四、实验内容
1、测量弹簧的劲度系数K
将弹簧挂在约利秤上，调节支架的底脚螺旋，使M 穿过G 的中心，这时弹簧将与A 柱平行。
在秤盘F 上加1.00克砝码，旋转E 使弹簧上升，直至三线重合为止。
这时用游标读出标尺值L ，以后每加0.5 克砝码记一次L 值，直至加到3.5克时再逐渐减下来，用分组求差法,将多次测得数据取平均值，求出倔强系数K 值。
2、测（F-W ）值
将盛有洁净水的玻璃皿置于平台H 上，使金属框浸入水中，调节M ，使其刻线位于零点稍下方。
用一只手慢慢调节E ，使弹簧向上伸长，另一只手慢慢调节S ，使玻璃皿下降。
要求在这过程，G 始终停在零点不动。
当金属框刚好达到水面时，记下旋钮S 的位置S 1，继续转动E 和S ，直至水膜被破坏时为止，记下B 上标尺读数L 1（用游标读到0.1mm ）和旋钮S 的位置S 2。
用吸水纸将金属框及细丝上小水珠轻轻吸去，转动E 使金属框缓缓下降，直到G 回到零点，读出标尺读数L 2，则F —W=K （L 1—L 2） 。
上述过程反复测量多次，取平均值。
3、求h 值，测量过程中S 1与S 2之差即为水膜的高度，因水膜重量和拉力相比很小，因此h 值不需测得很精密。
4、用游标卡尺测出金属丝l和直径d。
5、因表面张力随温度变化而变化，故需用温度计测出实验时的水
温。
6、计算表面张力系数及其不确定度。