实验九液体表面张力系数的测定
液体表面张力系数的测定实验报告

液体表面张力系数的测定实验报告液体表面张力系数的测定实验报告引言:液体表面张力是液体分子间相互作用力在液体表面产生的结果,是液体表面分子间的一种特殊力。
液体表面张力的大小对于液体的性质和应用有着重要的影响,因此准确测定液体表面张力系数具有重要的科学意义和实际应用价值。
实验目的:本实验旨在通过测定液体表面张力系数,了解液体的性质和分子间相互作用力,掌握测定液体表面张力的方法和技巧。
实验原理:液体表面张力系数的测定常用的方法有测量液体表面降低高度法和测量液滴形状法。
本实验采用测量液滴形状法。
实验仪器和药品:1. 精密天平2. 滴定管3. 滴定管架4. 滴定瓶5. 蒸馏水6. 乙醇溶液实验步骤:1. 将实验室温度调至恒定,避免温度对实验结果的影响。
2. 用精密天平称取一定质量的滴定瓶。
3. 在滴定管架上放置一只干净的滴定管。
4. 将滴定瓶倒置并将液体滴入滴定管中,直到滴定管口外溢。
5. 记录液滴的质量和滴定管口外溢的时间。
6. 重复以上步骤3-5,每次使用不同的液体进行实验。
实验数据处理:根据实验数据,可以计算液体表面张力系数。
液体表面张力系数的计算公式为:γ =(4Mg) / (πd^2t)其中,γ为液体表面张力系数,M为液滴的质量,g为重力加速度,d为液滴的直径,t为滴定管口外溢的时间。
实验结果与分析:通过实验测量和计算,得到了不同液体的表面张力系数。
结果显示,乙醇溶液的表面张力系数较大,说明乙醇溶液的分子间相互作用力较强;而蒸馏水的表面张力系数较小,说明蒸馏水的分子间相互作用力较弱。
结论:通过本实验的测定,我们成功地测量了不同液体的表面张力系数,并得出了相应的结论。
液体表面张力系数的测定对于了解液体的性质和分子间相互作用力具有重要意义,对于液体的应用和研究也具有实际价值。
实验中可能存在的误差:1. 实验过程中,滴定管口外溢的时间可能受到人为操作的影响,导致实验结果的误差。
2. 液滴的直径的测量可能存在一定的误差,影响了液体表面张力系数的计算结果。
液体表面张力系数的测定的实验报告

液体表面张力系数的测量【实验目的】1、掌握用砝码对硅压阻式力敏传感器定标的方法,并计算该传感器的灵敏度2、了解拉脱法测液体表面张力系数测定仪的结构、测量原理和使用方法,并用它测量纯水表面张力系数。
3、观察拉脱法测量液体表面张力系数的物理过程和物理现象,并用物理学概念和定律进行分析研究,加深对物理规律的认识4、掌握读数显微镜的结构、原理及使用方法,学会用毛细管测定液体的表面张力系数。
5、利用现有的仪器,综合应用物理知识,自行设计新的实验内容。
【实验原理】一、拉脱法测量液体的表面张力系数把金属片弯成如图 1(a)所示的圆环状,并将该圆环吊挂在灵敏的测力计上,如图 1(b)所示,然后把它浸到待测液体中。
当缓缓提起测力计(或降低盛液体的器皿)时,金属圆环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个最大值 F(当超过此值时,液膜即破裂),则 F 应是金属圆环重力 mg 与液膜拉引金属圆环的表面张力之和。
由于液膜有两个表面,若每个表面的力为(为圆形液膜的周长),则有(2)所以(3)圆形液膜的周长L与金属圆环的平均周长相当,若圆环的内、外直径分别为。
则圆形液膜的周长L≈L’=(D1+D2)/2 (4)将(4)式代入(3)式得(5)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比。
即(6)式中,ΔF 为外力的大小;K 为硅压阻式力敏传感器的灵敏度,单位为V/N;ΔU 为传感器输出电压的大小。
二、毛细管升高法测液体的表面张力系数1一只两端开口的均匀细管(称为毛细管)插入液体,当液体与该管润湿且接触角小于90°时,液体会在管内上升一定高度。
而当接触角大于90°时,液体在管内就会下降。
这种现象被称为毛细现象。
本实验研究玻璃毛细管插入水中的情形。
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液体表面张力系数的测定实验报告数据引言:液体表面张力是指液体分子表面层内部的相互吸引力。
它是液体分子间的一种特殊力,决定了液体在表面上的性质和行为。
本实验旨在通过测定液体表面张力系数,探究液体分子间的相互作用力,并分析实验数据。
实验仪器与试剂:1. 测量液体表面张力的仪器:纸片法测量仪2. 实验液体:蒸馏水、乙醇、甲苯实验步骤:1. 实验前准备:a. 将实验室温度调至恒定,避免温度变化对实验结果的影响。
b. 清洗测量仪器,确保无杂质干扰。
2. 测定蒸馏水的表面张力系数:a. 将测量仪器放置于水平台上,调整纸片的位置,使其悬垂于平台边缘。
b. 缓慢地将蒸馏水滴入纸片上,观察纸片的形态变化,直至纸片完全沉没。
c. 记录滴入蒸馏水的体积,并根据纸片的形态变化确定表面张力系数。
3. 测定乙醇的表面张力系数:a. 重复步骤2中的操作,将乙醇滴入纸片上。
b. 记录滴入乙醇的体积,并根据纸片的形态变化确定表面张力系数。
4. 测定甲苯的表面张力系数:a. 重复步骤2中的操作,将甲苯滴入纸片上。
b. 记录滴入甲苯的体积,并根据纸片的形态变化确定表面张力系数。
实验结果与分析:根据实验数据,我们计算得到了蒸馏水、乙醇和甲苯的表面张力系数。
以下是实验结果的总结:1. 蒸馏水的表面张力系数为X N/m。
通过对纸片的形态变化观察,我们发现蒸馏水的表面张力较大,纸片在滴入水滴后能够悬垂一段时间,表明水分子间的相互作用力较强。
2. 乙醇的表面张力系数为Y N/m。
与蒸馏水相比,乙醇的表面张力系数较小,纸片在滴入乙醇后迅速沉没,表明乙醇分子间的相互作用力较弱。
3. 甲苯的表面张力系数为Z N/m。
与蒸馏水和乙醇相比,甲苯的表面张力系数更小,纸片在滴入甲苯后几乎立即沉没,表明甲苯分子间的相互作用力非常弱。
结论:通过本实验,我们成功测定了蒸馏水、乙醇和甲苯的表面张力系数,并分析了实验数据。
实验结果表明,不同液体的表面张力系数与其分子间的相互作用力有关。
(完整版)液体表面张力系数的测定实验报告.docx

液体表面张力系数的测定一实验目的1学习用界面张力仪测微小力的原理和方法。
2深入了解液体表面张力的概念,并测定液体的表面张力系数二实验原理1液体表面张力由于液体分子之间存在作用力,使每个位于表面层内的分子都受到一个指向液体内部的力,这就使每个分子都有从液体表面进入液体内部的倾向,所以液体表面积有收缩的趋势,在没有外力的情况下,液滴总是呈球形,致使其表面积缩到最小,这种使液体表面收缩的力叫做液体的表面张力。
2液体表面张力系数的测量原理图 1如图 1,将一表面洁净的矩形金属薄片浸入水中,使其底边保持水平,然后将其轻轻提起,则其附近液面呈现如图示的形状,则0时,f方向趋向垂直向下。
在金属片脱离液体前,受力平衡条件为F f mg (1)而f 2 (l d ) (2)则F mg(3)2(l d )若用金属环替代金属片,则(3)式变为F mg( 4)( d1 d 2 )式中 d1, d2 为圆环的内外直径。
若用补偿法消除mg 的影响,即f F mg则( 4)式可写为f( 5)(d1d2 )即为液体表面张力系数。
三实验仪器液体界面张力仪、标准砝码、环形测件、玻璃杯、镊子、纯净水、小纸片四实验内容及步骤1仪器调整。
调整仪器水平,刻度盘归零。
2调零。
将小纸片放在金属环上,调整调零旋扭,通过放大镜观察,指针、指针的像及红线三线重合。
3绘制质量标准曲线分别在小纸片上放100mg、 300 mg 、 500 mg 、 700 mg、 1000 mg 的砝码,记下对应的刻度盘的示数。
以所加砝码的质量作为横坐标,刻度盘的示数作为纵坐标,绘制质量标准曲线。
4测量纯净水的表面张力系数调零。
用玻璃杯盛大约2/3 的水,放在样品座上,调节样品座的高度,使金属环刚好浸过水面。
左手调节样品座下面的螺丝,使样品座缓慢的下降,右手调节蜗轮旋扭。
两手调节的同时,眼睛观察三线始终重合,直到环把水膜拉破为止。
记下刻度盘示数M ’。
为了消除随机误差,共测五次。
液体表面张力系数的测定实验报告

液体表面张力系数的测定一 实验目的1 学习用界面张力仪测微小力的原理和方法。
2 深入了解液体表面张力的概念,并测定液体的表面张力系数二 实验原理1 液体表面张力由于液体分子之间存在作用力,使每个位于表面层内的分子都受到一个指向液体内部的力,这就使每个分子都有从液体表面进入液体内部的倾向,所以液体表面积有收缩的趋势,在没有外力的情况下,液滴总是呈球形,致使其表面积缩到最小,这种使液体表面收缩的力叫做液体的表面张力。
2 液体表面张力系数的测量原理图1如图1,将一表面洁净的矩形金属薄片浸入水中,使其底边保持水平,然后将其轻轻提起,则其附近液面呈现如图示的形状,则时,f 方向趋向垂直向下。
在金属片脱0→ϕ离液体前,受力平衡条件为(1)mg f F +=而(2))(2d l f +=α则(3))(2d l mgF +-=α若用金属环替代金属片,则(3)式变为(4))(21d d mgF +-=πα式中d1,d2为圆环的内外直径。
若用补偿法消除mg 的影响,即mgF f -=则(4)式可写为(5))(21d d f+=πα即为液体表面张力系数。
三 实验仪器液体界面张力仪、标准砝码、环形测件、玻璃杯、镊子、纯净水、小纸片四 实验内容及步骤1 仪器调整。
调整仪器水平,刻度盘归零。
2调零。
将小纸片放在金属环上,调整调零旋扭,通过放大镜观察,指针、指针的像及红线三线重合。
3 绘制质量标准曲线分别在小纸片上放100mg 、300 mg 、500 mg 、700 mg 、 1000 mg 的砝码,记下对应的刻度盘的示数。
以所加砝码的质量作为横坐标,刻度盘的示数作为纵坐标,绘制质量标准曲线。
4 测量纯净水的表面张力系数调零。
用玻璃杯盛大约2/3的水,放在样品座上,调节样品座的高度,使金属环刚好浸过水面。
左手调节样品座下面的螺丝,使样品座缓慢的下降,右手调节蜗轮旋扭。
两手调节的同时,眼睛观察三线始终重合,直到环把水膜拉破为止。
液体表面张力系数的测量实验

实验六 液体表面张力系数的测定【目的】1.用片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.学会用拉脱法测量纯水和其它液体的表面张力系数。
【器材】FD-NST-B 型液体表面张力系数测定仪,铝合金吊环,玻璃器皿,镊子,片码。
【仪器简介】FD-NST-B 型液体表面张力系数测量实验仪主要由实验装置和实验主机以及吊环、片码等配件组成,如图1所示。
图1 液体表面张力系数测定仪装置【原理】液体表面存在着使液面收缩到最小趋势的表面张力,若在液体表面划一长为L 的线段,则线段两边的液面均有一个与液面相切且垂直于线段的表面张力f ,其大小与线段长度L 成正比,即L f α= (1)式中α称为液体的表面张力系数,单位为N ⋅M -1,在数值上等于单位长度上的表面张力。
实验证明,表面张力系数的大小与液体的温度、纯度、种类和它上方的气体成分有关。
温度越高,液体中所含杂质越多,则表面张力系数越小。
将内径为D 1,外径为D 2的金属吊环悬挂在传感器上,将该环浸没于液体中,并渐渐拉起吊环,吊环就会拉起一个与液体相连的水柱。
由于表面张力等力的作用,传感器上的拉力逐渐达到最大值然后开始下降,假设拉脱前瞬间拉力为F 。
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)由于水柱有两个液面,且两液面的直径与金属环的内外径相同,则有)(21D D f +=απ (3)图2 液膜拉破前瞬间的受力分析图所以液体的表面张力系数为:)](/[21D D f +=πα (4)表面张力的数值一般很小,测量微小力必须用特殊的仪器。
本实验用FD-NST-B 型液体表面张力系数测定仪进行测量。
FD-NST-B 型液体表面张力系数测定仪用到的测力计是硅压阻力敏传感器,该传感器灵敏度高,线性和稳定性好,以数字式电压表输出显示。
若力敏传感器拉力为F 时,数字式电压表的示数为U ,则有BUF =(5) 式中B 表示力敏传感器的灵敏度,单位V/N 。
液体表面张力系数的测定实验报告

液体表面张力系数的测定实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过测定液体表面张力系数的实验,掌握液体表面张力系数的测定方法,加深对表面张力的理解,提高实验操作能力。
二、实验原理。
液体表面张力系数是表征液体分子间相互作用力的物理量,通常用$\gamma$表示。
液体表面张力系数的测定方法有很多种,常用的有悬铁环法、悬滴法、悬水滴法等。
本实验采用悬水滴法测定液体表面张力系数。
三、实验仪器和试剂。
1. 一台天平。
2. 一根细丝。
3. 一根细管。
4. 一根毛细管。
5. 一根水平的细管。
6. 一些水。
四、实验步骤。
1. 将一根细丝固定在天平上,使其水平。
2. 用细管将水滴在细丝上,形成一个悬水滴。
3. 用毛细管在悬水滴下方加入一些水,使悬水滴增大,直到悬水滴脱落。
4. 测量水滴的质量$m$,并记录下悬水滴的直径$d$。
五、实验数据处理。
根据实验数据,可以计算出液体表面张力系数$\gamma$的值。
根据悬水滴法的原理,液体表面张力系数$\gamma$与水滴的质量$m$、直径$d$和重力加速度$g$之间存在如下关系:$$\gamma = \frac{4m}{\pi d^2 g}$$。
六、实验结果与分析。
根据实验数据和计算公式,可以得到液体表面张力系数$\gamma$的数值。
通过对实验数据的分析,可以发现液体表面张力系数与水滴质量和直径呈反比关系,与重力加速度呈正比关系。
这与表面张力的性质相符合。
七、实验结论。
通过本实验的实验操作和数据处理,成功测定了液体表面张力系数$\gamma$的数值。
实验结果与理论预期相符,验证了悬水滴法测定液体表面张力系数的可行性。
八、实验中的注意事项。
1. 实验操作要细致,保证悬水滴的稳定性。
2. 测量数据要准确,避免误差的产生。
3. 实验结束后要及时清理实验仪器和试剂。
九、参考文献。
1. 《物理化学实验》。
2. 《实验化学》。
十、致谢。
感谢实验指导老师的悉心指导和同学们的配合,使本次实验取得了圆满成功。
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 。
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实验九() 液体表面张力系数的测定(用毛细管法) 实验目的用毛细管法测液体表面的张力系数。
实验仪器毛细管,烧杯,温度计,显微镜,测高仪,纯净水银等。
实验原理 将毛细管插入无限广阔的水中,由于水对玻璃是浸润的,在管内的水面将成凹面。
已知液体的表面在其性质方面类似于一张紧的弹性薄膜。
当液体为曲面时,由于它有变平的趋势,所以弯曲的液面对于下层的液体施以压力,液面成凸面时,这压力是正的,液面成凹面时,这压力是负的,如图--所示。
在图-- 中,毛细管中的水面是凹面,它对下层的水施加以负压,使管内水面点的压强比水面上方的大气压强小,如图--中()所示,而在管外的平液面处,与点在同一水平面上的点仍于水面上方的大气压强相等。
当液体静止时,在同一水平面上两点的压强应相等,而现在同一水平面上的、两点压强不相等。
因此,液体不能平衡,水将从管外流向管中使管中水面升高,直至点和点的压强相等为止,如图--中()所示。
设毛细管的截面为圆形,则毛细管内的凹水面可近似地看成为半径的半环球面,若管内水面下点与大气压的压强差为Δ,则水面平衡的条件应当是θγππcos 22r r p =∆ (--) 式中为毛细管半径,θ为接触角,γ为表面张力系数。
如水在毛细管中上升的高度为,则gh p ρ=∆式中ρ为水的密度。
将此公式代入式(--),可得θγππρcos 22r r gh = θργcos 2ghr = (--) 对于清洁的玻璃和水,接触角θ近似为零,则 ghr ργ21= (--)测量时是以管中凹面最低点到管外水平液面的高度为,而在此高度以上,在凹面周围还有少量的水,因为可以将毛细管中的凹面看成为半球形,所以凹面周围水的体积应等于(π)-)34(213r π=331r π=)(32r r π, 即等于管中高为3r 的水柱的体积。
因此,上述讨论中的值,应增加3r 的修正值。
于是公式(--)成为)3(21r h gr +=ργ (--) 测量时毛细管是插入内半径为r '的圆柱形杯子的中心,如以r ''表示毛细管的外半径,则毛细管中水上升的高度 要比在无限广阔的液体中大些,因此要加一修正项,则公式()为)1)(3(21r r r r h gr ''-'-+=ργ (--) 实验内容.将一弯钩形状并附有针尖的玻璃棒和毛细管夹在一起如图--所示,并插入在盛水的烧杯使毛细管壁充分浸润,放好烧杯使针尖在水面稍微下一点的地方。
如图--所示,在烧杯中插一个形虹吸管其下端的胶管上有一夹子,可使烧杯中的水一滴滴地流出。
从水面下方观察针尖及水面所成的针尖的像,在针尖及其像刚刚相接时,表示针尖正在水面处,拧紧虹吸管的夹子使水面稳定在这个位置。
设置针尖的目的,是因为测量时,直接测量外液面的位置不易测准,如图中安置针尖之后,测量出针尖到毛细管中凹面的高度差,即为所求的值。
.在毛细管前方—1m 远处安置测高仪,使其望远镜中十字丝横线在水平方向。
通过望远镜观察毛细管及针尖,使二者都能在望远镜的视野中。
上下移动望远镜使其十字线的横线刚好和毛细管中凹面的最低点相切,由测高仪上的游标读出望远镜的位置a 。
然后轻轻移开烧杯(不要碰毛细管),向下平移望远镜,使十字丝横线和针尖刚好相接,此时望远镜的位置为,则=a -。
这一步骤要反复测次。
.测量水的温度(单位用℃)。
.用显微镜测毛细管半径。
将显微镜镜筒转到水平方向,毛细管也转到水平方向并使二者轴线一致。
用显微镜对准毛细管管口,在聚焦之后,测其孔的直径。
然后将毛细管转再测量毛细管的直径。
并在毛细管另一端管口也进行同样的测量。
.实验中要注意:首先,实验时要特别注意清洁,不能用手接触水、毛细管的下半部和烧杯的里侧。
每次实验后要将毛细管浸在洗涤液中,实验前用蒸馏水充分冲洗,烧杯也要用酒精擦洗后再用纯净水冲洗好。
其次,在步骤中,在测量完毛细管中凹面位置之后移开烧杯时,要注意不能碰上毛细管及针尖。
数据处理.根据步骤可以求出平均半径。
.计算在温度(单位用℃)时水的表面张力系数及其标准不确定度。
在计算不确定度的时候,可以略去修正项的不确定度。
附录水的表面张力系数公认值γ=(-)×-()。
此式来源于赵家风主编《大学物理实验》第页。
思考题 .能否用毛细管法测量水银的表面张力系数?.为什么本实验特别强调清洁?(1) 滴重法 使液体受重力作用从垂直安放的毛细管向下滴落,当液滴最大时,其半径即为毛细管半径。
此时,重力与表面张力相平衡,即2mg R πσ=由于液滴形状的变化及不完全滴落,故重力项还需乘以校正系数。
是毛细管半径与液滴体积的函数,可在有关手册中查得。
整理上式则得mg F R σ= ()式中每滴液体的质量可由称量而得。
若将液滴下落于另一液体之中,滴重法测得的即为液体之间的界面张力。
(二) 环 法【实验原理】. 溶液中的表面吸附原理见最大气泡法. 环法测表面张力拉环法是应用相当广泛的方法,它可以测定纯液体溶液的表面张力;也可测定液体的界面张力。
将一个金属环(如铂丝环)放在液面(或界面)上与润湿该金属环的液体相接触,则把金属环从该液体拉出所需的拉力是由液体表面张力、环的内径及环的外径所决定。
设环被拉起时带起一个液体圆柱(如图2-26-4),则将环拉离液面所需总拉力等于液柱的重量:图2-26-4 环法测表面张力的理想情况 ==πσ′+πσ(′+)=πσ(′+) =πσ ()式中,为液柱重量;′为环的内半径;为环丝半径;为环的平均半径,即=′+ ;σ为液体的表面张力。
实际上,()式是理想的情况,与实际不相符合,因为被环拉起的液体并非是圆柱形,而是如图2-26-5所示。
实验证明,环所拉起的液体形态是(是圆环带起来的液体体积,可用==ρ的关系求出,ρ为液体的密度)和的函数,同时也是表面张力的函数。
因此()式必须乘上校正因子才能得到正确结果。
对于()式的校正方程为:图2-26-5 环法测表面张力的实际情况 =πσ() σ=R PF π4 () 拉力可通过扭力丝天平测出扭力=Ld r 2θπα ()式中,为铂丝半径;为铂丝长度;α为铂丝切变弹性系数;为力臂长度;θ为扭转的角度。
当,,和α不变时,则:扭力=θ=πσ ()式中,为常数;扭力仅与θ有关,所以σ与θ有关,测出θ即可求得σ值,该值为σ表观。
所以,实际的表面张力为:σ实际=σ表观 ()校正因子可由下式计算: Rr L F 679.104534.001452.07250.02-++=ρσ表观() 式中,为铂环周长;ρ为溶液密度;为铂环半径;为铂丝半径。
拉环法的优点是可以快速测定表面张力。
缺点是因为拉环过程环经过移动,很难避免液面的振动,这就降低了准确度。
另外环要放在液面上,如果偏差°,将引起误差;如果偏差°,误差达,因此环必须保持水平。
拉环法要求接触角为零,即环必须完全被液体所润湿,否则结果偏低。
【仪器试剂】扭力天平台;容量瓶(,只、容量瓶,只);移液管(,支、,支)。
正丁醇(.)。
【操作步骤】. 取两个容量瓶,分别配制·、·正丁醇水溶液。
然后取个容量瓶,用已配制的溶液,按逐次稀释方法配制·、·、·、·、·、·的正丁醇水溶液。
. 将仪器放在不受振动和平稳的地方,用横梁上的水准泡,调节螺旋把仪器调到水平状态。
. 用热洗液浸泡铂丝环和玻璃杯(或用结晶皿),然后用蒸馏水洗净,烘干。
铂丝环应十分平整,洗净后不许用手触摸。
. 将铂丝环悬挂在吊杆臂的下末端,旋转蜗轮把手使刻度盘指“0”。
然后,图2-26-6 扭力天平结构图样品座;调样品座螺丝;刻度盘;游标;、臂;调水平螺丝;、制止器;游码;微调;蜗轮把手;放大镜;水准仪把臂的制止器和打开,使目镜中三线重合。
如果不重合,则旋转微调蜗轮把手进行调整。
. 用少量待测正丁醇水溶液洗玻璃杯,然后注入该溶液(从最稀的溶液开始测量),将玻璃杯置于平台上。
. 旋转使样品台1升高,直到玻璃杯上液体刚好同铂丝环接触为止(注意:环与液面必须呈水平)。
同时旋转旋转蜗轮把手来增加钢丝的扭力,同时用样品台下旋钮降低样品台位置。
此操作应协调并小心缓慢地进行,确保目镜中三线始终重合,直到铂丝环离开液面为止,此时刻度盘上的读数即为待测液的表面张力值。
连续测量三次,取其平均值(注意:每次测定完后,反时针旋转使指针反时针返回到零,否则扭力变化很大)。
. 更换另一浓度的溶液,按上述方法测其表面张力。
. 记录测定时的温度。
【数据处理】. 将实验数据列表。
. 根据()式求出校正因子,并求出各浓度正丁醇水溶液的σ实际。
. 绘出σ图。
在曲线上选取~点作切线求出值。
. 由Γ=计算不同浓度溶液的Γ值,并作Γ图,求Г∞并计算和δ。
【注意事项】铂环易损坏变形,使用时要小心,切勿使其受力或碰撞。
游标旋转至零时,应沿逆时针方向回转,切勿旋转°,使扭力丝受力,而损坏仪器。
实验完毕,关闭仪器制止器,仔细清洗铂丝环和样品杯。
思考题. 影响本实验的主要因素有哪些?. 使用扭力天平时应注意哪些问题?. 扭力天平的铂环清洁与否对测表面张力有何影响?【讨论】. 测定液体表面张力有多种方法,例如:拉脱法、滴体积法、毛细管法和最大气泡压力法等。
拉脱法表面张力仪主要分为吊环法和吊片法两种,仪器有数字表面张力仪、全自动界面张力仪等多种仪器。
. 各种测定表面张力方法的比较环法精确度在以内,它的优点是测量快,用量少,计算简单。
最大的缺点是控制温度困难。
对易挥发性液体常因部分挥发使温度较室温略低。
最大气泡法所用设备简单,操作和计算也简单,一般用于温度较高的熔融盐表面张力的测定,对表面活性剂此法很难测准。
毛细管上升法最精确(精确度可达)。
但此法的缺点是对样品润湿性要求极严。
滴体积法设备简单操作方便,准确度高同时易于温度的控制,已在很多科研工作中开始应用,但对毛细管要求较严,要求下口平整、光滑、无破口。
. 用表面张力方法可研究不同链长的醇类同系物及不同链长的羧酸类同系物的界面吸附现象和它们的截面积及吸附层厚度的不同,找出其规律性。