液体表面张力系数测定仪(思考题)
液体表面张力系数测定仪
【思考题】
1．实验前，为什么要清洁吊环?
表面张力与水的纯净度有关.一般而言,水越纯净,就越接近其真实的表面张力.若有油污和杂质符在吊环上面，而油污和杂质对生成的薄膜都造成一定影响，试验中拉断液柱的高度也会改变，从而影响实验结果，所以要清洁吊环。
2．为什么吊环拉起的水柱的表面张力为f= (D1+D2)?
3．当吊环下沿部分均浸入液体中后，旋转大螺帽使得液面往下降，数字电压表的示数如何变化?
4.表2的△U包含了被圆环所提起的液体重量对力敏传感器作用力所产生的电压输
出部分，如果不考虑所提起的液体重量影响，该如何做呢？
5、液体表面张力系数的测定时为什么要预热
该仪器使用精密电子元件[电磁传感器，A/D转换电路，精密电阻和电容]制作，电路中的电子元件都有一个关键的技术参数[温度系数]就是元件通电工作时会随着时间的延长而产生温度变化，温度的变化所产生的技术参数变化的误差越小越好。
电子元件在通电工作一段时间后，它的各项参数就基本可以稳定了，这时进行电子测量是最精确的。
所以，精密的电子测量仪器都需要通电预热时间的。
6、液体表面张力系数的测定实验中，铝合金吊环有一定高度，为什么测液体表面张力时
吊环浸入液体不宜太深
测表面张力时吊环是靠张力漂浮在液体上的。
如果浸没太深，会产生一部分浮力，使误差较大。
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物理化学实验部分实验思考题及参考答案
实验八十三 最大泡压法测定溶液的表面张力1、简述最大泡压法测定溶液的表面张力的实验原理。
答：实验装置如图83-4所示。
将被测液体装于测定管中，打开滴液瓶活塞缓缓放水抽气，系统不断减压，毛细管出口将出现一小气泡，且不断增大。
若毛细管足够细，管下端气泡将呈球缺形，液面可视为球面的一部分。
随着小气泡的变大，气泡的曲率半径将变小。
当气泡的半径等于毛细管的半径时，气泡的曲率半径最小，液面对气体的附加压力达到最大，如图5所示。
在气泡的半径等于毛细管半径时：p 内＝p 外气泡内的压力： p 内=p 大气-2γ/r气泡外的压力： p 外=p 系统+ρgh实验控制让毛细管端口与液面相切，即使h=0，p 外= p 系统根据附加压力的定义及拉普拉斯方程，半径为r 的凹面对小气泡的附加压力为△p max = p 大气- p 系统= p 最大=2γ/r （6）于是求得所测液体的表面张力为max 'max 2p K p r ∆=∆=γ （7）此后进一步抽气，气泡若再增大，气泡半径也将增大，此时气泡表面承受的压力差必然减小，而测定管中的压力差却在进一步加大，所以导致气泡破裂从液体内部逸出。
最大压力差可用数字式压力差仪直接读出，K ′称为毛细管常数，可用已知表面张力的物质来确定。
2、简述测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和正丁醇分子横截面积的实验原理。
答：根据能量最低原则，当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质表面层中的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，溶质表面层中的浓度比内部的浓度低。
这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
表面吸附的多少常用表面吸附量Γ表示，其定义为：单位面积表面层所含溶质的物质的量比与同量溶剂在本体溶液中所含溶质的物质的量的超出值。
显然，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有关，从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯（Gibbs ）吸附等温方程：T⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Γdc d RT cγ 用吉布斯吸附等温式计算某溶质的吸附量时，可由实验测定一组恒温下不同浓度c 时的表面张力，以γ对c 作图，可得到γ-c 曲线，将曲线上某指定浓度下的斜率d γ/d c 代人（2）式，即可求得该浓度下溶质在溶液表面的吸附量Γ。
实验三液体表面张力系数的测定
实验三 液体表面张力系数的测定液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数，它描述了液体表层附近分子力的宏观表现，在船舶制造、水利学、化学化工、凝聚态物理中都能找到它的应用。
测量液体表面张力系数对于科学研究和实际应用都具有重要意义。
测定液体表面张力系数的常用方法有：拉脱法，液滴测重法和毛细管升高法等。
拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一。
该方法的特点是，用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，概念清楚。
【预习思考题】1. 什么是表面张力？2. 液体表面张力系数的物理意义是什么？影响因素有哪些？3. 拉脱法测量液体表面张力系数的基本原理是什么？【实验目的】1.掌握用硅压阻力敏传感器测量的原理和方法。
2.了解液体的表面性质、理解测定液体表面张力系数的原理和方法。
3. 学习和掌握基本测量仪器游标卡尺的使用。
【实验原理】液体分子之间存在相互作用力，称为分子力。
液体内部每一个分子周围都被同类的其他分子包围，它所受到的周围分子的作用，合力为零。
而液体的表面层（其厚度等于分子的作用半径，约10–8 cm左右）内的分子所处的环境跟液体内部的分子缺少了一半和它吸引的分子。
由于液体上的气相层的分子数很少，表面层内每一个分子受到向上引力比向下的引力小，合力不为零，出现一个指向液体内部的吸引力，所以液面具有收缩的趋势。
这种液体表面的张力作用，被称为表面张力。
表面张力的大小与接触面周长成正比，即：f = α·2l。
其中α称表面张力系数，它在数值上等于作用在液体表面单位长度上的力，单位为N/m。
图 2 液体的表面张力4041在液体中浸入一只小圆环，使圆环的底面保持水平，然后将圆环轻轻地提起。
对润湿液体而言，靠近圆环的液面将呈现如图2所示的形状。
圆环与液面的接触线上由于液面收缩而产生的表面张力沿液面的切线方向，图中液面与圆环侧面的夹角φ称为接触角(或润湿角)，当用外力F 缓缓向上拉小圆环时，接触角逐渐减小而趋于零，这时被圆环所拉起的液膜也成圆环形状。
拉脱法测定液体表面张力系数思考题
拉脱法测定液体表面张力系数1. 任务背景和目的液体表面张力是液体表面分子间的相互作用力，它决定了液体表面的特性。
测定液体表面张力系数的方法有多种，其中一种常用的方法是拉脱法。
拉脱法通过施加外力从液体中拉脱出一根细丝，从而测定液体的表面张力系数。
本文将介绍拉脱法测定液体表面张力系数的原理、实验装置和步骤，并讨论实验结果的处理和分析方法。
2. 原理拉脱法使用细丝法拉取贴附在探针上的液体，通过测量负载下降的速度和上升的速度，计算液体表面张力系数。
拉脱法的基本原理如下：关键参数： - 液体表面张力系数：用符号σ表示，单位是N/m。
- 液体的表面积：用符号A表示，单位是m²。
- 质心高度：用符号h表示，单位是m。
液体表面张力系数与下面公式有关： F = σA其中，F是液体表面张力的大小。
对于施加的外力，重力和液体对外层物体的附加作用力需要考虑在内。
外力可以表示为： F = m * g其中，m是液体质量，g是重力加速度。
所以，综合上述公式可以得到：m * g = σA拉脱法中，探针加速度的大小等于重力加速度的大小减去液体对探针的阻力。
液体对探针的阻力可以表示为： F = 6πηrV其中，η是液体的粘度，r是细丝的半径，V是细丝在液体中下降的速度。
根据牛顿第二定律，液体对探针的阻力还可以表示为： F = mh将上述两个公式代入，可以得到：m * g = 6πηrV + mh由于液体中的质量可以表示为：m = ρA其中，ρ是液体的密度，A是液体面积。
最终可以得到液体表面张力系数的计算公式：σ = (ρgh) / (6πV + ρgh)3. 实验装置和步骤3.1 实验装置•拉脱仪：用于测量液体表面张力系数的仪器，包含液体槽、探针、电子秤等。
•液体：待测液体，可以是水、酒精等。
•细丝：用于拉取液体的细丝。
3.2 实验步骤1.将液体倒入拉脱仪的液体槽中，使液体达到一定的深度。
2.将细丝固定在探针上，确保细丝的一端完全被液体浸没。
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内的分m 1010-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】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均f 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。
实验题目 液体表面张力系数的测定完整
实验题目液体表面张力系数的测定(可以直接使用，可编辑实用优秀文档，欢迎下载）实验题目液体表面张力系数的测定液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数，测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一，该方法的特点是用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量的方法直观，概念清楚。
拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器要求较高，由于用拉脱法测量液体表面的张力约在1×10-3～1×10-2N之间，因此需要的有一种量程较小、灵敏度高、且稳定好的测量力的仪器。
近年来，新发展的硅压阻式力敏传感器张力测定仪正能满足测量液体表面张力的需求，它比传统的焦利秤、扭秤等灵敏度高，稳定性好，且可数字信号显示，利于计算机实时测量。
为了对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解，在对水进行测量以后，再对甘油进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随溶液浓度的变化现象，从而对这个概念加深理解。
【目的要求】1、掌握用拉脱法测量液体的表面张力系数。
2、测量不同浓度的溶液的表面张力系数，观察掌握表面张力系数随溶液浓度的变化而变化的现象，加深对表面张力系数的理解。
【仪器用具】液体表面张力测定仪、游标卡尺、烧杯等。
【实验原理】实验装置，如下图，其中，液体表面张力测定仪，包括硅扩散电阻，非平衡电桥的电源和测量电桥失去平衡时输出电压大小的数字电压表，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环片。
实验证明，当环的直径在3厘米附近而液体和金属环接触角近似为零时，运用公式F=α·π (D1+D2)测量各种液体的表面张力系数的结果较为正确。
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，可认为脱离力为表面张力系数乘以脱离表面的周长，即：F=α·π (D 1+D 2)…F 为脱离力，D 1、D 2分别为圆环的内、外径，α为液 体的表面张力系数。
液体表面张力系数的测定
实验七液体表面张力系数的测定【实验目的】1. 了解焦利氏秤测微小力的原理、结构和方法；2．用拉脱法测量室温下水的表面张力系数；3．掌握用逐差法处理数据。
【实验仪器】焦利氏秤，Π型金属丝框，法码，游标卡尺，玻璃杯，酒精，金属镊子，温度计及蒸馏水。
【实验原理】许多涉及液体的物理现象都与液体的表面性质有关，液体表面的主要性质就是表面张力。
例如液体与固体接触时的浸润与不浸润现象、毛细现象、液体泡沫的形成等，工业生产中使用的浮选技术，动植物体内液体的运动，土壤中水的运动等都是液体表面张力的表现。
液体表面层中分子的受力情况与液体的内部不同。
在液体内部，任一个分子受其他分子引力、斥力在各方向上均相等，则所受的合力为0；而在表面层，由于液体上方气体分子密度较小，液体表面层分子间的距离大于正常距离，这时引力大于斥力。
这种状态下，整个液面如同绷紧的弹性薄膜，这时产生的沿液面并使之收缩的力称为液体表面张力，用表面张力系数来描述。
液体的表面张力系数与液体的性质、杂质情况、温度等有关。
当液面与其蒸汽相接触时，表面张力仅与液体性质及温度有关。
一般来讲，密度小，易挥发液体小；温度愈高，愈小。
如果在液体表面想象一条直线段，那么,表面张力就表现为线段两边的的液面会以一定的拉力相互作用,此拉力方向垂直于线段,大小与此线段的长度成正比,即（7-1）其中，为液体表面张力系数,它表示单位长线段两侧液体的相互作用，国际制中单位为牛顿/米，记为N?M-1。
拉脱法测定液体表面张力系数是基于液体与固体接触时的表面现象提出的。
由分子运动论可知，当液体分子和与其接触的固体分子之间的吸引力大于液体分子的内聚力时，就会产生液体浸润固体的现象。
现将一洁净Π型金属丝浸入水中，由于水能浸润金属，当拉起金属丝时，在Π型金属丝框内就形成双面水膜。
设Π型金属丝的直径为，内宽为，重量，受浮力，弹簧向上的拉力，液体的表面张力为。
则Π型丝的受力平衡条件为（7-2）设接触角为，由于水膜宽度为（L+d）,则表面张力为（7-3）缓慢拉起Π型丝至水面时，接触角趋近于零，上式中。
拉脱法液体表面张力系数的测定
液体表面张力系数的测定一 实验目的1． 用砝码对硅压阻力敏传感器进行定标,计算该传感器的灵敏度,学习传感器的定标方法。
2． 观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,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． 测量自来水的表面张力系数。
二 实验仪器FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪 1套 游标卡尺（精度为0.02mm ） 三 实验原理一个金属环固定在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起圆环，当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差值f 为απ)(21D D f += （1） 式中：1D 、2D 分别为圆环外径和内径，α为液体表面张力系数，g 为重力加速度，所以液体表面张力系数为：)](/[21D D f +=πα （2）实验中，液体表面张力可以由下式得到：B U U f /)(21-= （3）B 为力敏传感器灵敏度，单位mV/N 。
1U ,2U 分别为即将拉断水柱时数字电压表读数以及拉断时数字电压表的读数。
四 实验内容与步骤1． 开机预热，调节仪器水平。
2． 清洗玻璃器皿和吊环。
3． 将吊盘轻轻地挂在力敏传感器的钩上（注意：传感器挂钩所承受力的范围是0~0.098N 。
挂钩上不能挂太重的物体，以防损坏仪器）。
若整机已预热3分钟以上，可对力敏传感器定标：（1） 在加砝码前应首先对仪器调零，安放砝码时应尽量轻；（2） 将6个砝码依次放入吊盘内，每增加1个砝码记录一次数字电压表示数计入表1中。
4． 在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。
5． 用游标卡尺测定吊环的内、外直径，数据计入表2中。
然后挂上吊环，在测定液体表面张力系数过程中，观察到液体产生的浮力与张力的情况与现象，以逆时针转动升降台大螺帽时液体液面上升，当环下沿部分均浸入液体中时，改为顺时针转动该螺帽，这时液面往下降（或者说相对吊环往上提拉），观察环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。
记录吊环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表读数值为U 1，拉断时瞬间数字电压表读数为U 2，每次测量后,调节调零旋纽,使每次测量的U 1、U 2不相同。
最大气泡法测液体表面张力实验报告思考题
最大气泡法测液体表面张力实验报告思考题最大气泡法测表面张力实验报告最大气泡法测定溶液的表面张力【实验目的】1、掌握最大泡压法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。
2、了解弯曲液面下产生附加压力的本质，熟悉拉普拉斯方程，吉布斯吸附等温式，了解兰格缪尔单分子层吸附公式的应用。
3、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算饱和吸附量, 由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积及吸附层的厚度。
【实验原理】1、表面张力的产生纯液体和其蒸气组成的体系体相分子：自由移动不消耗功。
表面分子：液体有自动收缩表面而呈球形的趋势。
要使液体表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功以增加分子位能。
所以分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能。
?W=A如果ΔA为1m2，则-W′=σ是在恒温恒压下形成1m2新表面所需的可逆功，所以σ称为比表面吉布斯自由能，其单位为J·m-2。
也可将σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，称为表面张力，其单位是N·m-1。
液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。
2、弯曲液面下的附加压力（1）在任何两相界面处都存在表面张力。
表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向使表面积缩小的一侧。
（2）液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。
到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。
（3）液体的表面张力与液体的纯度有关。
在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
（4）由于表面张力的存在，产生很多特殊界面现象。
3、毛细现象（1）由于表面张力的作用，弯曲表面下的液体或气体与在平面下情况不同，前者受到附加的压力。
（2）如果液面是水平的，则表面张力也是水平的，平衡时，沿周界的表面张力互相抵消，此时液体表面内外压力相等，且等于表面上的外压力Po。
（3）若液面是弯曲的，平衡时表面张力将产生一合力Ps，而使弯曲液面下的液体所受实际压力与Po不同。
实验4 液体表面张力系数测定仪
表1 力敏传感器定标 （， ）
物体质量 m/g
输出电压 V/mV
经最小二乘法拟合得仪器的灵敏度B=2.938×103mV/N ,于分子的作用半径，约cm左右)内的分子所处
的环境跟液体内部的分子缺少了一半和它吸引的分子。由于液体上的气
相层的分子数很少，表面层内每一个分子受到向上引力比向下的引力
小，合力不为零，出现一个指向液体内部的吸引力，所以液面具有收缩
的趋势。这种液体表面的张力作用，被称为表面张力。
表面张力是存在于液体表面上任何一条分界线两侧间的液体的相
(5) 式中B表示力敏传感器的灵敏度，单位V／N。
吊环拉断液柱的前一瞬间，吊环受到的拉力为=G+f；拉断时瞬间，吊
环受到的拉力为=G。
若吊环拉断液柱的前一瞬间数字电压表的读数值为U1，拉断时瞬间数
字电压表的读数值为U2， 则有： ，
(6) 故表面张力系数为
(7)
[装置介绍] 实验装置见下图。
1、硅压阻力敏传感器 2、吊环钩 3、圆环形吊环 4、盛液体的玻 璃皿装被测量液体 5、托盘 6、升降台大旋钮， 7、水平调节的螺丝 8、水平仪 9、固定支架 1 0、 传感器接口． 11、传感器信号显示 1 2、调零旋钮 l 3、 电源开关 【实验内容与步骤】 1．开机预热1 5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（公式） ① 预热1 5分钟后，在力敏传感器上挂上吊盘，并对电压表调零； ② 将7个质量均为0.5g的片码依次放入吊盘中(注：用镊子将片码放入吊 盘中。吊盘晃动将带来电压表的数字跳动)，分别记下电压表的读数 ～；再依次从吊盘中取走片码，记下读数~。将数据填入表1中。 5、测定水的表面张力系数
表面张力思考题
实验八溶液表面张力测定预习思考题1、实验时，为什么毛细管口应处于刚好接触溶液表面的位置？如插入一定深度将对实验带来什么影响？（因为如果将毛细管末端插入到溶液内部太深的话，毛细管内会有一段水柱，产生压力Pˊ，则测定管中的压力Pr会变小，△pmax会变大，测量结果偏大。
）2、最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差?如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形的。
当气泡开始形成时，表面几乎是平的，这时曲率半径最大；随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径R和毛细管半径r相等，曲率半径达最小值，根据拉普拉斯(Laplace)公式，此时能承受的压力差为最大：△pmax= p0- p r= 2σ/γ。
气泡进一步长大，R变大，附加压力则变小，直到气泡逸出。
最大压力差可通过数字式微压差测量仪得到。
）3、实验中为什么要测定水的？因为4、对测量所用毛细管有什么要求？（毛细管的半径要小）5、在毛细管口所形成的气泡什么时候其半径最小？（气泡呈半球形时，这时其曲率半径等于毛细管半径，气泡半径最小。
）6、如何用镜象法从σ—C等温线上作不同浓度的切线求Z？7、表面张力为什么必须在恒温槽中进行测定？8、如果气泡逸出的很快，或几个气泡一齐出，对实验结果有何影响?（若抽气速度太快，气泡的形成与逸出速度快而不稳定；亦使U型压力计中的酒精所处的位置相对不稳定，来回速度跳动，致使读数不稳定，不易观察出其最高点而起到较大的误差）9、根据什么来控制滴液漏斗的放液速度？对本实验有何影响？（漏斗的旋塞来定放水的速度，会使气泡均匀稳定逸出，利于读数的准确性）10、测定正丁醇溶液的表面张力时，浓度为什么要按低到高的顺序依次测定？因为每次测完一种试样时要清洗测试管和毛细管，若是太学深，则会要很多清洗水，浪费。
11、温度变化对表面张力有何影响，为什么？12、测定时如何读取微压力计的压差？（直视，估读）13、对同一试样进行测定时，每次脱出气泡一个或连串两个所读结果是否相同，为什么？不一样14、准确地取x ml正丁醇和(1000－x)ml蒸馏水能得到准确的1000ml溶液吗？为什么？x越大时差别越大还是越小（1< x <500范围内）？（不能，因为液体分子间有间隙，在液体内部任何分子周围的吸引力是平衡的，在液体表面层的分子却不相同，因为会受到较大的内部吸引力，这种吸引力使表面上分子向内挤压促成液体的最小面积，小于1000。