表面张力及其实验探讨
液体表面张力的探究实验

液体表面张力的探究实验引言:液体表面张力是液体分子之间的相互作用力导致的现象,表现为液体表面呈现出一种薄膜状的紧致状态。
液体表面张力在生活和工业中具有广泛的应用,如水滴的形成、昆虫在水面行走等。
本文将探讨液体表面张力的实验,包括实验准备、过程和结果等。
一、实验准备:1. 实验材料:脱脂乙酸纤维素薄膜、针、水槽、毛细压盘、液体样品测量器等。
2. 实验仪器:电子秤、显微镜等。
3. 实验环境:温度稳定,湿度适宜的实验室环境。
二、实验过程:1. 准备工作:a. 装置水槽,并将实验仪器安置在台面上,以确保稳定性。
b. 用脱脂乙酸纤维素薄膜裁剪出较大尺寸的样品,保证样品均匀。
c. 使用电子秤准确称量样品,记录样品的质量。
2. 测量表面张力:a. 将水槽中注入一定量的液体样品,保证液体足够深度,并且不会溢出。
b. 轻轻地将薄膜沿着丝状展开在液体表面上,以使其紧贴于液体表面。
c. 等待片刻,使薄膜达到平衡状态,并使其面积尽可能大。
d. 使用显微镜观察薄膜,记录薄膜的厚度,并进行多次观测,以增加准确度。
e. 使用毛细压盘轻轻压在薄膜上,记录压盘的压力及压盘下降的高度。
f. 重复以上步骤,使用不同液体样品进行实验,以比较其表面张力。
三、实验结果:通过实验测量得到的薄膜厚度、压板压力以及下降的高度,可以计算出液体的表面张力。
根据各种液体样品的实验结果,可以比较它们的表面张力大小,进而分析其内部分子结构和相互作用力的差异。
四、实验应用:1. 生活应用:液体表面张力的探究可以帮助我们理解不同液体的特性,如清洁剂的表面活性剂含量、液体中溶解物质浓度等。
在生活中,我们可以通过实验来测量洗涤剂的表面张力,从而评估其清洁能力。
2. 工业应用:液体表面张力的实验对各个行业具有重要意义。
在油漆和涂层行业,可以通过实验来评估涂层液体的流动性和附着力,选择最佳的涂层材料。
在制药工业中,实验可以帮助研究人员确定药物的可溶性和稳定性,以及药物在体内的释放速率。
水的表面张力实验报告

水的表面张力实验报告
实验名称:水的表面张力实验
实验目的:通过实验探究水的表面张力原理,并使用测量方法来测算水的表面张力。
实验器材:测量器(浮力传感器)、针管、洗涤剂
实验步骤:
1. 将测量器挂在支架上,调整好高度,并调整好水平。
2. 然后使用针管往水中插入,不要插太深,留出适当的空气。
3. 然后再向水中滴入洗涤剂,使得水与针管末端形成水平面。
4. 调整装置,保证测量器静止不动,并记录实验环境温度、湿度、大气压力等参数。
5. 在保证水面干净整齐的情况下,使用测量器来测量水面的表面张力。
6. 重复以上步骤数次,取平均数作为结果。
实验原理:
水分子表面张力是水分子相互间吸引力作用的结果,即两种不同物质接触面上所表现出的抗拉强度。
表面张力越大,说明水分子间相互吸引力越强。
实验结果:
通过实验,测算得出的水的表面张力为0.075N/m,符合理论值范围。
因此本次实验结果准确可靠。
结论:
水的表面张力是由水分子相互间的吸引力作用结果所表现出来的。
通过本次实验,我们可以准确测算水的表面张力,并且得出合理的实验结论。
液体表面张力的实验测量与分析

液体表面张力与温度的关系
实验结果表明,随着温度的升高,液体表面张力逐渐减小。这是因为温度升高增加了液体 分子的热运动能量,使得分子间的相互作用力减弱,从而导致表面张力降低。
不同液体的表面张力差异
实验发现,不同液体的表面张力存在显著差异。这主要归因于液体分子间相互作用力的不 同,如范德华力、氢键等。这些相作用力的差异导致了液体表面分子所受内部分子的吸 引力不同,进而表现为不同的表面张力。
溶质对表面张力的影响
溶质的加入会改变液体表面的分子组成,从而影响表面张力 。一般来说,溶质会降低液体的表面张力。
不同类型的溶质对表面张力的影响程度不同。例如,无机盐 类溶质通常对水的表面张力影响较小,而有机物质如醇、酸 等则可能显著降低水的表面张力。
其他因素对表面张力的影响
01 02
压力
在一般情况下,液体表面的压力对表面张力的影响可以忽略不计。但在 高压条件下,压力可能会对液体分子间的相互作用产生影响,从而改变 表面张力。
实验数据展示
实验测量得到了一系列不同浓 度下的液体表面张力数据。
通过图表展示了液体表面张 力随浓度的变化趋势。
提供了实验过程中的原始数据 和数据处理结果。
结果分析与解释
1
分析了浓度对液体表面张力的影响,解释了浓度 变化引起表面张力变化的原因。
2
探讨了温度、液体种类等因素对实验结果的可能 影响。
3
重复多次测量,取平均值以减小误差。
数据记录与处理
数据记录
记录每次测量的液滴形状、接触角、温度等数据,并计算表 面张力值。
数据处理
对多次测量的数据进行统计分析,计算平均值、标准差等统 计量,以评估测量结果的准确性和可靠性。同时,可以根据 实验需求绘制相应的图表,如表面张力随温度变化的曲线图 等。
研究液体表面张力的表面张力测量实验

研究液体表面张力的表面张力测量实验引言:液体表面张力是液体分子间相互作用引起的一种表现。
液体表面张力是由于液体分子之间的引力而存在的,在液体表面处,分子只能受到液体内部分子的引力作用,而不能从外界克服这种内部引力,所以液体分子表面相互靠拢,使得表面处分子受到一个向内微小垂直于表面的引力,这就是表面张力。
表面张力测量实验来测定液体的表面张力,是物理学中非常常见的实验之一。
在这篇文章中,我将详细介绍这个实验的准备、步骤和应用,以及从专业角度来探讨其意义和潜在发展方向。
一、实验准备:1. 实验材料:- 液体:任意容易测量的液体样品,如水、酒精或液态金属等。
- 毛细管:细长的透明毛细管,通常用玻璃或塑料制成。
- 刻度尺:用于测量毛细管的半径。
- 量筒:用于测量液体的体积。
- 秤:用于测量液体和毛细管的质量。
- 试管:用于装载液体样本。
- 其他:挡板、滴管、电子天平等实验所需设备。
2. 实验环境:- 温度和湿度:实验环境应控制在恒定的温度和湿度条件下,以确保测得的结果的准确性和可比性。
- 光照条件:实验室内的光照应恒定,并且实验操作过程中应尽量避免光线的干扰。
3. 实验步骤:- 在试管中装入液体样本,量取适量的液体。
- 将毛细管垂直放入液体中,使液体充满毛细管,并且尽量避免空气泡存在。
- 取出毛细管,用尺量取其长度,并记录下来。
- 将毛细管固定在挡板上,保持水平,并且让一端伸出挡板之外。
- 用电子天平称量毛细管和液体的总质量,记录下来。
- 将液体从毛细管的末端滴出,直至液滴不再滴下。
- 重复以上步骤多次,取平均值作为最终的测量结果。
二、实验过程:1. 表面张力的测量:表面张力测量实验基于两个定律,Young-Laplace定律和Poiseuille定律。
Young-Laplace定律描述了液滴表面张力和压强之间的关系,可以用公式表示为:ΔP = 2γ/r其中,ΔP表示液滴内外的压强差,γ表示液体的表面张力,r表示液滴的半径。
探索水的表面张力:科学实验指导(教案)

探索水的表面张力:科学实验指导(教案)一、实验目的1. 让学生了解水的表面张力的概念及其重要性。
2. 培养学生通过实验观察、分析、解决问题的能力。
3. 引导学生掌握简单的科学实验方法,提高动手操作能力。
二、实验原理1. 水的表面张力:水分子之间的相互吸引力使水表面形成一层弹性薄膜,这就是水的表面张力。
2. 表面张力的表现:能够使水滴保持球形,能够支撑物体浮在水面上等。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:清水、肥皂水、洗涤剂、食用油、细线、剪刀、玻璃板等。
2. 实验仪器:量筒、滴管、烧杯、试管、放大镜等。
四、实验步骤1. 准备实验:将实验材料和仪器准备好,并按照实验要求进行分组。
2. 观察水的表面张力:向学生展示水的表面张力现象,让学生观察并描述。
3. 实验一:水滴的形状观察不同形状的水滴,探讨水滴为何保持球形。
a. 在玻璃板上滴一滴水,观察水滴的形状。
b. 使用放大镜观察水滴的表面,探讨水滴为何保持球形。
4. 实验二:肥皂水与水的表面张力观察肥皂水对水表面张力的影响。
a. 在烧杯中加入适量的水,滴入几滴肥皂水。
b. 观察水中的肥皂泡,探讨肥皂水如何改变水的表面张力。
5. 实验三:食用油与水的表面张力观察食用油对水表面张力的影响。
a. 在另一个烧杯中加入适量的水,滴入几滴食用油。
b. 观察水中的食用油滴,探讨食用油如何改变水的表面张力。
五、实验总结与拓展1. 总结实验现象:通过实验观察,总结水的表面张力现象及其影响因素。
2. 解释实验原理:引导学生理解水的表面张力的原理及其实际应用。
3. 拓展思考:引导学生思考表面张力在生活中的应用,如洗涤剂的去污原理等。
六、实验四:水的表面张力与物体浮力观察不同液体对物体浮力的影响1. 在量筒中加入适量的水,将一块小石块放入水中,观察石块的浮沉情况。
2. 分别在量筒中加入肥皂水和食用油,将同一块石块放入其中,观察石块的浮沉情况。
3. 探讨不同液体对物体浮力的影响,并解释与水的表面张力的关系。
表面张力实验报告

表面张力实验报告表面张力是液体分子间的相互作用力,是液体表面上的一种特殊现象。
本实验旨在通过测定液体表面张力的大小,探究不同因素对表面张力的影响。
实验仪器与试剂:1. 表面张力仪。
2. 试验液,蒸馏水、酒精、肥皂水。
3. 毛细管。
4. 电子天平。
实验步骤:1. 调节表面张力仪,使其水平放置并稳定。
2. 用毛细管吸取试验液,使其悬于表面张力仪的槽中。
3. 记录试验液受到的重力,根据重力的大小计算出表面张力的大小。
4. 重复以上步骤,分别用蒸馏水、酒精和肥皂水进行实验。
实验结果与分析:经过实验测定,我们得到了不同液体的表面张力大小。
蒸馏水的表面张力较大,而酒精的表面张力较小,肥皂水的表面张力则介于两者之间。
这与液体分子间的相互作用力有关,分子间相互吸引力越大,表面张力也越大。
实验中还发现,温度对表面张力也有一定影响。
随着温度的升高,液体的表面张力会降低。
这是因为温度升高会使液体分子的热运动增强,分子间的相互作用力减弱,从而导致表面张力的减小。
结论:通过本次实验,我们深入了解了表面张力的特性和影响因素。
表面张力是液体表面特有的一种性质,液体分子间的相互作用力决定了表面张力的大小。
同时,温度对表面张力也有一定影响。
这些知识不仅有助于我们更好地理解液体的性质,也对实际生活和工程应用具有一定的指导意义。
在今后的学习和工作中,我们将进一步探究表面张力的相关知识,不断拓展实验内容,提高实验水平,为科学研究和工程技术的发展做出更大的贡献。
通过本次实验,我们不仅获得了实验数据,更重要的是增加了对表面张力的理解,培养了实验操作能力和科学研究精神。
希望在今后的学习和工作中,能够继续努力,不断提高自己的实验技能和科学素养,为科学事业的发展贡献自己的力量。
研究液体表面张力的表面张力实验

研究液体表面张力的表面张力实验引言:表面张力是液体表面上的各种现象和现象的综合体现,如液体被吸引至毛细管内升高或液滴呈球形,液体表面由于各区域间的吸引力而收缩等。
表面张力是液体中分子间相互作用力引起的,通过实验可以直观地观察和测量液体的表面张力,为深入研究分子之间的相互作用力提供了基础。
一、理论基础表面张力是由于液体表面上的分子间相互作用引起的,在液体内部,分子间的吸引作用使得液体分子的相互间隔较近,能量较低;而表面上的分子则不受全方向吸引,仅受到相邻分子和内部分子的吸引,导致表面分子有较高的能量。
液体表面张力即是液体表面上的分子相互作用力和液体内部分子间相互作用力之差。
根据杨氏定律,液体表面张力与液体表面积成反比。
当表面积趋于无穷大时,液体表面张力趋于零。
二、实验目的本实验的主要目的是通过实验测量液体表面张力的大小,从而研究液体大分子之间的相互作用力。
通过实验结果的分析和比较,可以深入了解不同液体表面张力的产生机制,以及其应用领域,为材料科学的研究提供理论基础。
三、实验器材和试剂1. 表面张力测量仪:可以测量液体表面张力的仪器,包括引力平衡杆、针筒、毛细管等。
2. 不同液体样品:可以选择水、酒精、甘油等具有不同表面张力的液体。
3. 温度控制装置:用于控制实验环境温度的装置。
4. 实验计时器、温度计等辅助仪器。
四、实验步骤1. 实验仪器准备:确保表面张力测量仪的各部件完好无损,并进行校准。
准备好不同液体样品,并进行准确的浓度标定。
2. 温度控制:通过温度控制装置将实验环境控制在固定温度下,以消除温度对实验结果的影响。
3. 测量液体体积:使用针筒将液体样品吸入毛细管,并调整液体的体积以保证实验的准确性。
4. 测量表面张力:将装有液体的毛细管放入引力平衡杆上,并调整平衡度,使平衡杆处于水平状态。
记录平衡杆的初始位置。
5. 观察实验现象:实验过程中观察液体表面的现象,如液面的凹陷、液滴的形状等。
6. 测量时间:启动计时器,记录特定时间下平衡杆的位置变化,并计算液体表面张力。
液体表面张力实验报告

液体表面张力实验报告引言:液体表面张力是物理学中一个重要的概念,它涉及到液体分子之间的相互作用力及其对液面的影响。
为了理解和测量液体表面张力,我们进行了一项实验。
本报告将详细介绍实验的目的、原理、实验装置和步骤、实验结果及分析,并探讨了液体表面张力的应用领域。
一、实验目的本实验的目的是通过测量液体表面张力,探究液体分子间的相互作用力以及表面张力对液面的影响,并了解液体表面张力的应用。
二、实验原理液体表面张力是由于液体内分子间相互作用力较强造成的。
表面张力越大,表明液体分子间的相互作用力越强。
常用的测定表面张力的方法有静力法和动力法两种。
实验室常用静力法测定表面张力,即通过测量液滴在毛细管或针管中的形状来计算表面张力值。
三、实验装置和步骤实验装置包括毛细管、滴定管、显微镜、滴灌装置等。
实验步骤如下:1. 准备工作:将实验装置清洗干净,并待干燥。
2. 用毛细管吸取实验液体,调整液滴大小。
3. 将毛细管的一端贴近液体表面,让液滴悬于空气中。
4. 使用显微镜观察液滴的形状,并记录下相应的数据。
5. 重复进行多次实验,取平均值。
四、实验结果及分析根据实验数据,我们得出了液滴的形状参数,并利用公式计算出表面张力的数值。
实验的结果显示表面张力值为XN/m。
表面张力的数值与液滴的球形性质相关。
如果表面张力的数值较大,那么液滴形状会更接近球形;如果表面张力的数值较小,液滴会扁平化。
这是因为表面张力趋向于最小化表面积,而球形液滴具有最小表面积。
实验结果的分析表明,实验所用液体的表面张力值较高,说明该液体的分子间相互作用力较强。
这与液体分子间的化学性质有关。
实验结果还可用于评估液体的质量和纯度,因为液体的纯度会影响其分子间相互作用力。
五、液体表面张力的应用领域液体表面张力在实际应用中有着广泛的应用,以下简要介绍几个应用领域:1. 液体滴形成和涂层技术:液体表面张力在液滴的形成和涂层技术中发挥重要作用,如喷墨打印、涂层材料的制备等。
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液体表面张力及实验探讨摘要:日常生活中人们对表面张力的概念很少提及,但有关表面张力的现象却是很常见的。
本文在研读文献的基础上,从分子力的角度对表面张力的概念进行了阐释,然后分析了影响表面张力大小的因素。
在一些现象中人们通常会将表面张力与浮力相混淆,本文设计了三个简便易行的实验,通过实验现象的观察及分析,说明表面张力和浮力的不同作用。
最后,由于表面张力在人体的呼吸过程中起着重要作用,本文在研读文献的基础上给与归纳、描述,并且从表面张力的角度分析了人体在高烧的时候,呼吸加快的原因。
本文意在通过简洁的论述和图示,让人们了解表面张力及其在生活中的应用。
关键词:表面张力;浮力;呼吸过程一、问题的提出日常生活中人们对表面张力的概念很少提及,但有关表面张力的现象却是很常见的。
如:日常生活中人们见到的液滴往往呈球形,是液滴表面张力作用的结果。
下雨天人们使用的雨伞是布面的,有微小的缝隙却不漏雨,是雨水表面张力作用的结果。
在人体每时每刻的呼吸中,表面张力同样起着非常重要的作用:表面张力使大小不同的肺泡保持一定的形状,不会使大肺泡因扩大而爆裂,也不会使小肺泡因缩小而萎陷;表面张力的这种变化是肺泡表面活性物质所起到的调节作用。
用纯水很难吹出泡泡,然而往水中加入一些表面活性物质,就可以很容易的吹出又大又圆的泡泡了。
同样,往洗涤剂中加入表面活性物质,不仅可以使洗涤剂更好的溶于水,还可以增强衣物的浸湿效果,更有效的去除污迹。
可以说表面张力与人们的日常生活形影不离,要很好的利用表面张力,就要了解表面张力的含义。
二、表面张力的概念(一)相关概念1.分子力物质是由分子构成的,分子间的相互作用,叫做分子力。
如图(1)所示,当分子之间的距离等于10-10m时,分子间的引力等于斥力,对外不显示力的作用,因此10-10m叫做分子的平衡距离,用r0表示。
当分子间的距离小于平衡距离时,分子力表现为斥力;当分子间的距离大于平衡距离时,分子力表现为引力。
当分子间的距离大于10-9m时,引力和斥力消失,分子力为零。
所以,分子间的作用力属于短程力。
2.分子作用半径分子力的有效作用范围,叫做分子作用半径,数值等于10-9m ,以此值为半径所做的球,称为分子作用球。
3.液体的表面层和附着层由于液体具有流动性而往往盛于容器中,这样液体就会与固体和上面的气体相接触,在气-液表面取厚度等于分子作用半径(10-9m )的液体薄层,叫做液体的表面层,如图(2)所示。
而液体与固体接触的液体薄层,叫做液体的附着层。
固体分子对附着层液体分子的作用力,叫做附着力,液体内部分子对附着层液体分子的作用力,叫做附着力。
(二)液体的表面张力1.对表面张力的两种解释 董品泸主编的《物理学》中(以下简称“《物理学》1”),对表面张力的解释为:表面层的液体分子一方面受液体内部分子的作用,另一方面受液面上方气体分子的微弱作用,这两种特殊作用的结果,使表面层中液体分子的分布比液体内部稀疏。
由于表面层中液体分子间的距离大于平衡距离,分子间表现为引力,即液体的表面张力。
如图(3),MN 为液体表面的分界线,分界线左边的分子对分界线右边的分子产生的引力为F 1,右边分子对左边分子的引力为F 2,F 1与F 2大小相等,方向相反,与液面相切。
[1]王鸿儒主编的《物理学》中(以下简称“《物理学》2”),对表面张力的解释为:如图(4),M 1为液体表面分子,M 2为液体内部分子,以分子作用半径为半径,以M 1、M 2为球心分别做球。
在液体内部,由于分子分布均匀,M 2受到来自各个方向的分子力大小相等,因此其合力为零。
以M 1为球心的分子作用球,一部分在液体内部,另一部分在气体中,M 1受到的来自液体 [1] 董品泸,《物理学》,四川科学技术出版社,1992年图(1)分子力 气体液体表面液体 图(2)液M N F 1 F 2 图(3) 图(4) M 1 M 2内部分子的作用力大于气体分子的作用力,其合力向下,使液面处于一种特殊的紧张状态,宏观上表现为表面张力。
[2]2.对两种解释方式的分析、比较。
从图(3)来看,表面张力作用在液体表面,而从图(4)来看,好像表面张力垂直于液体表面,二者是否矛盾呢?在常温、常压下,空气的密度是1.293kg/m 3,其平均分子量是29;水的密度是103kg/m 3,其分子量是18;相同环境、相同体积时,水的摩尔数与空气的摩尔数之比为:(103/18)/(1.293/29)≈1246倍,即体积相同时,水的分子数约是空气分子数的1246倍。
如图(5),表面层中的液体分子M 1,受水面上方较少空气分子的作用,受水面以下较多的液体分子的作用,将所受力进行合成,则M 1在竖直方向和水平方向的合力分别如图(6)所示,F 2>F 1使液面处于紧绷状态,与“《物理学》2”解释一致;F 3=F 4,即M 1受到来自左边的分子力等于右边的分子力,与“《物理学》1”的解释一致。
由此可知,以上两种关于表面张力的阐述并不矛盾,“《物理学》1”中对表面张力的解释是“《物理学》2”的简化版。
在表面张力的作用下,液体表面总是收缩到最小面积,体积相同的各种形状中,球形的面积最小,所以液体表面一般呈球形。
表面张力不仅存在于气-液表面,在两种不相溶的液-液界面,同样存在表面张力的作用,其产生机理与气-液界面相似。
三、影响表面张力系数大小的因素表面张力的大小F =αL, L 为分界线的长度,α为表面张力系数,数值上等于单位面积上表面张力的大小。
表面张力的大小主要决定于表面张力系数,而表面张力系数决定于液体的性质、液体的温度、溶质的性质和浓度。
(一)液体性质的影响对于气-液表面,表面张力是气体分子和液体内部分子共同作用的结果,在自然条件下液体的表面张力主要决定于液体的性质,当液体分子间的作用力远远大于气体分子之间的作用力时,表面层的液体分子所受的合力越大,即表面张力越大。
而分子力越大 [2] 王鸿儒,《物理学》,北京医科大学 中国协和医科大学联合出版社,1991年图(5) M 1 F 1 F 2 F 3 F 4 图(6) M 1的液体,其密度也越大。
由表(1)所给的数据可以看出,密度越大的液体,其表面张力系数越大,表面张力就越大。
由表(1)还可以看出,酒精和乙醚是两种挥发性很强的液体,其密度比较小,表面张力系数也比较小,可见越容易挥发的液体,表面张力越小。
表(1)表面张力系数与密度物质温度(0c)密度(kg/m3)表面张力系数(N/m)水银20 13.6×10354×10-2水20 0.9998×1037.275×10-2水40 0.9922×103 6.956×10-2水60 0.98323×103 6.618×10-2酒精20 0.8×103 2.2×10-2乙醚20 0.71×103 1.7×10-2对于液-液界面,表面张力是由两种液体分子共同作用的结果,因此表面张力决定于相接触地两种液体的性质。
如:表(2)中的数据表明,当两种液体的密度相差越大时,其界面的表面张力系数也越大。
所以,液体的表面张力与液体的密度相关。
表(2)液-液表面张力系数(室温下)物质表面张力系数(N/m) 物质表面张力系数(N/m)水银-水42.7×10-2水-汽油3.36×10-2水银-乙醇39.9×10-2水-乙醚1.22×10-2(二)液体温度的影响表(1)中的测量数据显示,当水的温度升高时,其表面张力呈下降的趋势。
其原因可解释为:当水的温度大于40C时,随着温度的升高,水的体积膨胀,对于一定质量的水,体积V增大时,密度ρ减少(ρ=m/v),水分子之间的距离增大,分子力减弱,则水的表面张力减小。
根据Harkins给出的水的表面张力系数与温度的关系式:α=7.5796-0.145T-0.00024T2, 7.5796为00C时水的表面张力系数,此式的适用范围是100C~600C,T的单位为摄氏度。
根据此式可以计算出200C、400C时,水的表面张力系数分别是7.28×10-2 N/m、6.96×10-2N/m,与表(1)的测量值相近。
可见,水的表面张力随温度的升高而下降。
不仅水的表面张力如此,其他液体的表面张力也有相同的规律。
如酒精在100C 、200C 、300C 时,表面张力分别为2.52×10-2 N/m 、2.27×10-2 N/m 、2.15×10-2 N/m 。
(三)溶质性质和浓度的影响1.溶质性质的影响往溶剂中加入溶质配制成溶液时,容剂的表面张力系数将发生变化。
例如:往水中加入肥皂液,水的表面张力系数减小;往水中加入蔗糖,水的表面张力系数增加。
容剂的表面张力系数设为α1,溶质的表面张力系数设为α2,当α2>α1时,溶液的表面张力系数增加;当α2<α1时,溶液的表面张力系数减小。
能使容剂的表面张力系数增加的物质,称为非表面活性物质,如食盐、蔗糖、淀粉等;能使容剂的表面张力系数减小的物质,称为表面活性物质,如肥皂、酒精、蛋黄素等。
2.溶质浓度的影响以水溶液为例,当往水中加入非表面活性物质时,溶液的浓度增加,表面张力系数也随之稍有增加。
当往水中加入表面活性物质时,可出现两种类型:如图(7)所示,第一种类型,当溶液的浓度增加时,表面张力系数减小,如醇、醛、酸、酯、胺及其衍生物等水溶液;第二种类型,在低浓度时,随着溶液浓度的增加,表面张力系数急剧下降,当溶液的浓度继续增加时,表面张力系数基本不再变化,如高直碳链的有机酸和烷基磺酸盐等水溶液。
日常生活中,人们常用的洗衣粉里添加了表面活性剂,目的是降低水的表面张力,增加衣物的浸湿效果,有效去除污迹。
而洗衣粉中的表面活性剂(烷基苯磺酸钠)属于第二种类型。
人们往往认为洗衣服时,洗衣粉放的越多,洗的越干净,其实这是一种错误的做法,因为溶液的表面张力不会随浓度的增加一直下降。
实践证明溶液的浓度在0.2%~0.5%时,去污效果是最好的。
四、表面张力的实验探讨表面张力和浮力有由一个共同的特点,就是都可以使轻小的物体浮于液体表面,致使人们对一些现象的解释出现错误。
如:一分硬币浮于水面,有人认为是浮力的作用,而实际是表面张力在起主要作用。
由于表面张力容易和浮力相混淆,为此,本文设计了以下三个实验,在实验观察与分析的过程中可以体会表面张力和浮力的不同作用。
浓度图(7)溶液浓度与表面张力系数(一)实验现象及分析1.实验一,如图(8)所示(1)操作过程:将水倒入玻璃杯中,从玻璃杯上方5厘米处,用滴管向水中滴一滴食用油。
(2)实验观察:油滴进入水中时即刻呈球形,并向下运动且速度减慢,当速度减为零时,又开始向上浮动,当油滴浮出水面时,球形油滴逐渐变成圆形油膜吸附在水面上。