乙醇水溶液表面张力的模型拟合
用Origin 处理溶液表面张力实验数据

应用O r i g i n 能简便地实现对溶液表面张力实验数 据的处理,大大地减少了数据处理误差。一阶指数衰减 式能较好地反映乙醇水溶液表面张力与浓度的函数关 系,由此获得的实验结果理想。使用O r i g i n 的微分功 能直接对拟合曲线微分取得微分值,无需对拟合公式微 分后再计算,使数据处理更为简便快速、直观准确。该 方法在我们的物理化学实验教学中发挥了极大的作用, 已经过两届本科生应用表明效果很好。
一、实验及数据处理原理简介
恒温条件下用最大泡压法测定纯水及系列不同浓度 (以物质量分数x表示)的乙醇水溶液在毛细管末端逸 出气泡时的最大压力差△pmax,据公式:
(1)
计算溶液表面张力σ,作出σ- x 图,并进行一阶 指数衰减式拟合得拟合曲线及拟合方程:
* 广西教育科学“十五”规划项目(2 0 0 5 C 0 7 7 )
一实验及数据处理原理简介恒温条件下用最大泡压法测定纯水及系列不同浓度origin软件具有强大的数据化可视功能及运算功以物质量分数x表示的乙醇水溶液在毛细管末端逸能并有对曲线微分数值积分等功能为我们的简便处出气泡时的最大压力差pmax据公式
中国现教育装备
2007年第3期(总第49期)
用 Origin 处理溶液表面张力实验数据*
算出拟合曲线各点的微分值,并在该曲线对应的工作表
(D e r i v a t i v e )内创建一个新数列存放这些微分值
(缺省条件下可有6 0 个数值)。
4 . 求表面最大吸附量Гm :在项目管理器中打开
“Derivative”工作表,其中“NLSF”列即为微分值 ,
添加新一列并右击其顶部,在快捷菜单中点击“Set Col-
1 . 输入实验数据并计算σ:启动O r i g i n ,在工作 表中输入实验数据,添加新一列并右击其顶部,在 “C o l u m n s ”菜单中点击“S e t C o l u m n V a l u e s ”, 在文本框中输入相应的σ计算式(1),点击“OK”, O r i g i n 即自动将σ计算值填入该列。
乙醇的表面张力与温度对照表

乙醇表面张力系数表
酒精表面张力系数如下:
温度20℃,乙醇的表面张力是22.3mN;温度30℃,乙醇的表面张力是21.2mN。
温度40℃,乙醇的表面张力是20.4mN;温度50℃,乙醇的表面张力是19.8mN。
温度60℃,乙醇的表面张力是18.8mN;温度70℃,乙醇的表面张力是18.0mN。
温度80℃,乙醇的表面张力是17.1mN;温度90℃,乙醇的表面张力是16.2mN。
温度100℃,乙醇的表面张力是15.2mN;温度110℃,乙醇的表面张力是14.4mN。
测量方法:
1.毛细管上升法:简单,将毛细管插入液体中即可测量,虽然精确度可能不高。
2.挂环法:这是测量表面张力的经典方法,它甚至可以在很难浸湿的情况下被使用。
用一个初始浸在液体的环从液体中拉出一个液体膜(类似肥皂泡),同时测量提高环的高度时所需要施加的力。
3.威廉米平板法:这是一种万能的测量方法,尤其适用于长时间测量表面张力。
测量的量是一块垂直于液面的平板在浸湿过程中所受的力。
4.旋转滴法:用来确定界面张力,尤其适应于张力低的或非常低的范围内。
测量的值是一个处于比较密集的物态状态下旋转的液滴的直径。
溶液表面张力的测定——最大气泡压力法

实验七 溶液表面张力的测定——最大气泡压力法一. 实验目的1. 用最大气泡法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力。
2. 了解表面张力的性质, 表面自由能的意义以及表面张力和吸附的关系。
3. 学会镜面法作切线的方法。
二. 实验原理用本法测定[乙醇, 水]溶液的数据对[σ, c], 作图将c-σ曲线在不同浓度的斜率 T 代入吉布斯等温吸附式:Γ=﹣c RT c σ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭T 求出相应的吉布斯吸附量Γ;按朗格茂尔等温吸附变形公式:c 1c α∞∞=+ΓΓΓ C/Γc-C 直线斜率tg β求出饱和吸附量 , 进而得出乙醇分子横切面积S 和分子长度 , 结合直线截距得出吸附系数α:∞Γ=(tg β)-1以上个式中, c 为浓度;T 为绝对温度(K );σ为表面张力;Γ为吉布斯吸附量;M 为溶质摩尔质量;ρ为溶质密度;S 为分子截面积;δ为分子长;α为吸附系数;NA 为阿伏伽德罗数(6.02×1023/mol );R 为气体常数。
为了求以上参数, 关键是测σ。
表面张力及界面张力, 矢量。
源于凝聚相界面分子受力不平衡, 意为表面的单位长度收缩力。
σ也是在个条件下凝聚系表面相得热力学强度性质, 如果恒温、恒压下扩大单位表面积所需的可逆功, 故亦称为表面自由焓。
1. σ与凝聚相和表面共存接触相种类有关, 还与T,P 有关, 与凝聚相纯度和杂志种类有关。
浓度升高, 溶液的σ有增有减, 随溶质、溶剂而异, 表面活性剂是两亲分子, 他们的水溶液σ随浓度升高先剧降, 后微升, 在渐趋稳定。
σ随c 而变化的本质是溶液表面浓度对体相浓度的偏离, 此现象称为表面吸附。
表面吸附量Γ与浓度有关, 用吉布斯等温方程求出 为σ-c 曲线在指定浓度的斜率。
<0, Γ>0为正吸附, 表面浓度较体浓度高, 达饱和吸附时, Γ趋于饱和吸附量 , 此时两亲分子在溶液表面处于高度有序的竖立密集, 形成单分子膜。
,2. 若将兰格缪尔等温吸附式中的吸附量赋予吉布斯吸附量的特定意义, 则可从其变形式求出 设分子吸附层厚δ, δ即两亲分子长。
乙醇水溶液表面张力的测定——最大气泡压力法

乙醇水溶液表面张力的测定——最大气泡压力法
乙醇水溶液表面张力的测定——最大气泡压力法;
最大泡压法测定溶液表面张力的方法
最大泡压法是一种测定溶液表面张力的方法,溶液的表面张力σ是强度因子,是物质的重要特性之一,在一定的温度和压力下有一定的数值。
测定表面张力的方法有多种,在科研和教学上常采用的有:毛细管上升法、最大泡压法、滴重或滴体积法、拉脱法等。
其中最大泡压法测定溶液表面张力实验装置简单、操作方便,且不需要测定接触角θ 和液体密度ρ ,因而是大学物理化学实验中的重要内容之一。
乙醇水溶液的表面张力模型和表面吸附量计算

乙醇水溶液的表面张力模型和表面吸附量计算乙醇水溶液的表面张力模型和表面吸附量计算一、绪论乙醇水溶液作为典型的复杂液体,因其具有复杂的液液相变行为及表面张力,在研究外部场和表面反应等方面具有重要的意义。
此外,它具有易分解性质,计算表面张力和表面吸附量也关系到它的应用。
广义上讲,影响乙醇水溶液表面张力和表面吸附量的机制可以归纳为:(1)结合作用,由于乙醇与水分子的相互作用导致液体表面膨胀,形成表面张力;(2)H-bonding,H-bonding作用会影响乙醇水溶液的表面张力;(3)润湿行为,表面被润湿的物体会产生表面张力;(4)表面吸附,表面吸附态结合在液体表面上的分子会形成表面吸附量;(5)气泡的形成,气泡的形成也会影响液体表面张力。
二、模型根据以上机制,乙醇水溶液表面张力模型可以分为分子自力张力模型和润湿行为张力模型。
这两种模型将以上机制进行了详细的分析,从而推断出乙醇水溶液的表面张力。
2.1 分子自力张力模型分子自力张力模型是对液液相变行为的分析。
它先假定液体表面是由一层表面分子组成的,而这些表面分子之间存在一种自力作用,即这些分子之间有一定的张力。
如果液体表面分子的自力能大于液体里的分子,那么液体表面会形成一层表面分子层,而这一层也就形成了液液界面。
接下来,需要计算这个分子层拥有的表面张力,以及这个分子层拥有的表面吸附量。
2.2 润湿行为张力模型润湿行为张力模型是对液体表面性质的分析和表示。
它假设当一种液体被涂抹在一个固体表面上时,液体会通过润湿行为进行扩散,而扩散过程会形成一个表面张力平面。
这样,液体表面就会产生表面张力和表面吸附量。
三、结论综上所述,乙醇水溶液的表面张力和表面吸附量受多种机制影响,在对乙醇水溶液表面张力进行测量和表面吸附量计算时,可以根据必要的机制进行模型建立,例如分子自力张力模型和润湿行为张力模型等。
借助这些模型,可以更准确的计算出乙醇水溶液的表面张力和表面吸附量。
Origin软件公式拟合法计算乙醇水溶液的表面吸附量及乙醇分子的横截面积

ω/% 2.72 5.21 11.10 20.50 30.47 40.00 50.22
3结论
图 4 关系曲线 Fig.4 Curve of the relationσ 文献值,用 Origin 软件计算机拟合在几个不同类型的 σ- c 曲线关系式 中选取最适合的解析式,代入实验数据,得到的结果误差小,接近文献值。所以,这个方法也是计算乙醇溶 液表面张力的一个有效准确的途径。
Γ/mol·m- 2 0.002 933 0.004 327 0.004 843 0.005 308 0.005 473 0.005 816
c/Γ/m- 1 272.787 17 415.948 6 516.165 4 659.332 3 730.915 8 945.666 2
图 1 解析式 y = a- b㏑(x + c)的曲线 Fig.1 Curve of the analytical formula y = a- b㏑(x + c)
c /mol·L-1 0.76 1.46 2.46 3.46 4.55 5.16 6.56 7.50
σ/10- 3N·m- 1 56.92 55.87 49.65 45.01 39.83 35.87 34.58 29.90
收稿日期: 2009- 03- 05; 修回日期: 2009- 03- 21 作者简介:陈旭红(1964-),女,河南新乡人,高级实验师。
图 2 解析式 y = axb 的曲线 Fig.2 Curve of the analytical formula
表面张力测定数据的模型拟合及MATLAB处理
表面张力测定数据的模型拟合及MATLAB处理成忠;张立庆【摘要】This paper introduces the data fitting method for determination of the surface tension of n-butanol so-lution, and a software program was developed with MATLAB for the model fitting. With this software it is convenient to obtain the equation describing the relationship between the surface tension (σ) and the concentration ( c) of n-bu-tanol based on the Szyszkowski model. The surface excess (Γ) can be calculated subsequently, and the saturation surface excess (Γ∞) and cr oss section area of n-butanol solution can be obtained by extrapolation.%借助MATLAB工程计算平台,通过程序设计完成了“正丁醇水溶液表面张力的测定”应用软件的开发。
在完成录入压差实验数据后,不仅可以自动计算和填入溶液的表面张力,还能够实现溶液表面张力与浓度定量关系的希斯科夫斯基经验方程( Szyszkowski℉s equation)中待估参数的求解,并用以求导供给吉布斯公式计算溶液的吸附量,进而推算溶液饱和吸附量和正丁醇分子的截面积。
软件的操作过程简便、直观、高效,避免了人工数据处理、绘图的烦琐和人为误差,可提高实验结果的准确性和重现性。
应用Origin软件处理乙醇水溶液表面张力实验数据
Ke r s p yi l hmir ep r nsmai u u bem to ;u aet s n dt poes g ywod : h s a ce sy xe met; xm m b bl ehd sr c ni ;a rcsi c t i f e o a n
昆 明 学 院 学 报
2 1 , 3 6 :0 0 1 3 ( )1 3—15 0
CN 3—1 1 / I S 1 7 —5 3 5 2 1 G4 S N 6 4 69
J u n lo n n ie st o r a fKu mi gUnv r i y
J 用 O ii 件 处 理 乙醇 水 溶 液 表 面 张 力 实验 数 据 立 r n软 g
段 德 良, 文瑜 , 信 屈 庆, 曹秋娥
( 云南大学化学科学与工程学 院 化 学化工实验教学 中心 , 云南 昆明 60 9 ) 5 0 1 摘要 : 对物理化学实验 中最大泡压 法测 定溶液表面张力 的实验 步骤进行 改进 , 原采用 的测定含 量范 围进 行调 对 整, 优选 出适宜测定 乙醇水溶 液的测定 含量范围. 采用 O g i n软件进行数据处理 , ri 依据 希什 柯夫斯基模 型建立对 数 函数关 系并 对 一 C 系进行 曲线 拟合 , 关 具有较小 的偏 最小二乘偏 差和较高 的相关系数 , 体现 出乙醇水溶 液
表面 张力 与乙醇溶 液的量浓度的对数相关 , 并得 到准确的数据处理结果. 实验结果表 明 , 改进后的实验数据处 理
方法测定 的溶质分 子横 截面积与文献理论值吻合 , 方法有助于提高解析数据的能力. 该 关键词 : 物理化学实验 ; 最大泡压法 ; 面张力 ; 表 数据处理
中 图分 类 号 :6 2 文 献 标 识 码 : 文 章 编 号 :6 4—53 ( 0 1 0 0 0 0 02 A 17 6 9 2 1 ) 6— 13— 3
乙醇张力测定实验报告
乙醇张力测定实验报告实验目的本实验旨在通过测定乙醇的张力,了解液体分子间相互作用的强度,并探究乙醇在不同温度下的表面张力变化规律。
实验原理液体的表面张力是指液体分子内部和表面分子之间相互作用力的结果,其数值可以反映液体分子间的结合强度。
张力测定的方法多种多样,而本实验中采用的是测定液体在物体表面上升的高度与液体的表面张力之间的关系。
具体操作如下:1. 将乙醇倒入一个细玻璃管中,使其充满整个玻璃管。
2. 用标尺测量细玻璃管外的液体高度,记为h1。
3. 在细玻璃管外滴加一滴乙醇,使其滴在玻璃管外表面。
此时液体会在玻璃管内部升高,测量液体高度h2。
4. 根据液体在玻璃管外的升高高度差Δh,计算乙醇的表面张力。
张力可以通过以下公式计算:\text{张力} = 4\gamma\Delta h其中,γ为液体的表面张力。
实验步骤1. 准备实验器材和乙醇样品。
2. 将乙醇倒入细玻璃管中,使其充满整个玻璃管。
3. 用标尺测量细玻璃管外的液体高度,记录为h1。
4. 在细玻璃管外滴加一滴乙醇,使其滴在玻璃管外表面。
5. 快速测量液体在玻璃管外的升高高度差Δh,记录为h2。
6. 根据公式计算乙醇的表面张力。
实验结果根据上述步骤进行实验,得到的实验数据如下:液体高度差Δh (cm) 表面张力(mN/m)3.2 12.83.5 14.03.0 12.03.3 13.23.1 12.4结果分析根据实验数据可以发现,液体高度差Δh和表面张力呈正相关的关系,即液体高度差越大,表面张力越大。
这符合我们的预期,表明乙醇的表面张力是一个较大的数值。
同时,我们可以注意到,在测定液体高度差Δh的过程中,由于测量速度不一致,导致实验数据存在一定的误差。
为了提高实验数据的准确性,以后的实验可以采取更加精确的测量仪器。
结论通过本实验测定,我们可以得出以下结论:1. 乙醇的表面张力数值较大,即乙醇分子间的相互作用较强。
2. 液体的表面张力与液体高度差Δh成正相关。
乙醇水溶液表面张力的测定及数据处理方法
乙醇水溶液表面张力的测定及数据处理方法武正簧;张楠祥;安新跃【摘要】本文采用全自动张力仪测定乙醇水溶液的表面张力,并对相关数据处理方法进行了完善和改进。
经过反复对比研究得出用Origin软件作图可以得到满意的效果,并且使用Origin软件中对数法作图方案最佳,所求的表面吸附量Γ随溶液浓度c的变化规律与文献吻合。
最后按照直线拟合法进行计算所得分子截面积的结果与文献所给的结果(S理论=2.16×10﹣19 m2)非常接近。
%In this paper we used automatic tensiometer to measure the surface tension of aqueous solu-tion of ethanol ,and modified the related data processing methods. After a series of research it’s found that Origin is a optimal software for plotting graphs and processing data ,furthermore ,the log-log plotting method in Origin can be used to get the most satisfactory result. And the surface absorption Γis consistent with the change of solution concentration c ,and the results of molecular section area calculated by linear fitting method are very close to the literatures (theory of S理论=2.16 × 10﹣19 m2 ).【期刊名称】《分析仪器》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】6页(P73-78)【关键词】全自动张力仪;乙醇水溶液;Origin软件【作者】武正簧;张楠祥;安新跃【作者单位】太原理工大学化学化工学院,太原 030024;太原理工大学化学化工学院,太原 030024;太原理工大学化学化工学院,太原 030024【正文语种】中文1 引言全自动张力仪是一种用物理方法代替化学方法的简单易行的测试表面张力的仪器。
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究 中, 由于表面张力曲线很难用简单 的函数 关系式 表达 , 传统 的多项式拟合模 型_ 、 函数模 型[ 和 多元 线性 对数 组 合模 1幂 ] 2 ] 型l 等均未能 在 全浓 度 范 围 内用 连 续 函数 拟合 表 面 张力 曲 3 ]
验 数 据 进 行 拟合 。
( 表 吸 量 浓 的 数 系 ,过( 蹇) 面 附 与 度 函 关 式通 ) 得
一O得 到表面最大吸附量 r 和乙醇分子的横切面积 。
2 结 果
() 1 自拟双 曲线模 型: 一 l L/
( ) 。 i i模 型 : 一 - l , 2 L gs c t l “  ̄ +f e- ( ) o et 型 : 一口‘ 3 G mp r y模 e 一
J u n lo ah maia e iie o r a fM t e tc1M dcn
Vo . 1 12
No 6 .
2 0 08
8
8
0 24 .2 3
—
0 .02 4 0
—F
( )L gs c 型 b o i i模 t 图 1 各 模 型 的 拟 合 曲线
d O 022 。9 ・。。 . 7 97 。) 一。
( )自定义双曲线模型 a
()G mp ry 型 c o et 模
表 2 乙醇 水 溶 液 表 面 张 力 实 验 原 始 数 据 与 模 型 拟 合 值 的 比较
2 2 2 最大吸 附量 和乙醇分 子的横切面积 , .. 见表 3 。 表 3 各个模 型的最大吸 附量和 乙醇分 子的横切 面积 模型 自 拟双曲线模型 L g t 模型 G mpr 模型 oii sc o ey t
取无 水乙醇 ( . 与 去 离子 水 制备 实 验 用 的 乙醇水 溶 A R) 液, 并测得其表面张力 。
表 1 乙醇 水 溶 液 表 面 张 力 的 实 验 数 据 (O ) 3℃
12 表面 张力模 型的建 立 .
根 据 乙 醇 水 溶 液 浓 度 与 表 面 张 力 的散 点 图 特 征 , 出 新 提
数理 医药学杂志 文章编 号 :0 44 3 ( O 8 0—6 70 1 0—3 7 2 O ) 60 4—3 中图分类号 :R 1 91 文献标识 码 : B
20 0 8年第 2 卷 第 6 1 期 ・ 医用数 学模型探讨 ・
乙醇 水溶液表 面张力的模型拟合
朱 琳 刘 恩 蒋 文 廖胜文 苏 敏
2 1 表面 张力 实验 数据的模型拟合 曲线 .
见 图 1 。
22 模型拟合结果 .来自上述各式中的 a y 、 分别为对应模型的拟合系数。 、
1 3 实验数据模型拟合方法 . 基 于上 述模 型 , MATL 用 AB软件对实验数据进行 回归拟 收稿 日期 :0 80 一1 2 0 —3O 通讯作者 :苏敏
表面活性剂具有 润湿 、 起泡 、 增溶 、 乳化 等重要 作用 , 广泛 应用于化学 、 医药及 日常生活等领域 , 因此研究表 面活性 剂 的 表面效应具有重要 的应用 价值 。 表面张力是表 面活性 剂重要 的理化参 数 之一 , 研究 表 是
线 。本研究对 乙醇水 溶液 表面 张力 的实验 数据 , 别采 用 自 分 定义 双曲线模 型 、 借用 L gsi模 型和 G mp r oi c t o et y模型 _ 分别 4 ] 进行 了回归拟 合 , 均得到 了较好 的拟合效果 , 运用 此类模 型对
合分析 , 得到各个模型表面张力 与浓度 的函数关 系, 面张力 表
的拟合值 、 残差平方和 、 可决 系数 , 利用 Gib 吸附等温式 r一 bs
模 型—— 自拟双 曲线模 型 , 和借用 的研究 生 态 系统种 群增 并
长 型问题 的传统模 型 L gsi模 型 、 o et 模 型分别 对 实 oi c t G mpry
乙醇 水 溶 液 表 面 张 力 的 研 究 尚未 见 文 献 报 道 。 1 材 料 与 方 法 1 1 乙 醇 水 溶 液 的表 面 张力 .
面吸附量 、 分子横截 面积 等表 面效 应 的基础 。研 究溶 液 的表 面效应 , 键是要用适 当的模 型在较 大浓 度范 围 内对 实 验数 关
数均达到 了 0 9 . 9以上 , 拟合效 果较 好 , 均得 到 了在全 浓度 范 围内表面张力与浓 度 的连续 函数解 析 表达式 , 计算 得 到 的乙 醇分子的横切面积与文 献值 [ ( . 7 5 O 23~ 0 2 9n ) ] . 8 m2 基本 相 符 。从表 2的 自拟双 曲线模 型 、 o i i模 型 和 G mpry L gs c t o et 模
型对实验数据拟合值 的相对 百分误差 、 残差平 方和 、 可决系数
等看 出 自拟 双 曲 线 模 型优 于 借 用 的 传 统 L gsi 型 和 o i c模 t
G mpry 型。本研 究不 仅 拓展 了乙醇水 溶液 表 面效 应定 o et 模
( 三军 医 大学药 学 院药物 化 学教研 室 第
摘
重 庆 40 3 ) 00 8
要 : 对乙醇水溶液表面张力的实验数据 , 分别采用 自定义双 曲线模型 、 借用 L gsi模型 和 O mpry模 型进行 了回归拟 oit c o et
合, 均得到较好的拟合效果。 关键词 : 乙醇水溶液 ; 表面张力 ; 拟合模型
2 2 1 乙醇水溶 液表 面张力 实验 原始数 据 与各模 型 拟合 值 . .
的 比较 , 表 2 见 。
作者简介 : 朱琳 (9 2)女 , 1 7一 , 四川省资 中人 , 本科 , 验师 , 实 主要从事药学研究 实验工作 。 * 第三军 医大学药学院 药剂 学教研 室
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