华南农业大学物理实验水表面张力的测量
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。
华科物理实验液体表面张力实验报告
液体表面张力系数的测量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。
液体表面在宏观上就好像一张绷紧的橡皮膜，存在沿着表面并使表面趋于收缩的应力，这种力称为表面张力，用表面张力系数σ来描述。
因此，对液体表面张力系数的测定，可以为分析液体表面的分子分布及结构提供帮助。
液体的表面张力系数σ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σ小；温度愈高， σ愈小。
测量液体表面张力系数有多种方法，如拉脱法，毛细管法，平板法，最大泡压法等。
本实验是用拉脱法和毛细管法测定液体的表面张力系数。
【实验目的】1．用拉脱法测量室温下液体（水）的表面张力系数；2. 用毛细管法测量室温下液体（水）的表面张力系数；3．学习力敏传感器的使用和定标。
【实验原理】一、拉脱法测量一个已知周长L 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，考虑一级近似，可以认为脱离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即 122()F L D D σσπ=⋅=⋅+ （1）式中，F 为脱离力，D 1，D 2分别为圆环的外径和内径， σ为液体的表面张力系数．脱离力的测量应该为即将脱离液面测力计的读数F 1减去吊环本身的重力mg 。
吊环本身的重力即为脱离后测力计的读数F 2。
所以表面张力系数为：)()(2121211D D F F D D mg F +-=+-=ππσ (2) 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此，即ΔΔU K F = （3）式中，∆U F 为外力的大小，K 为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，∆U 为传感器输出电压的大小。
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。
大学物理表面张力实验报告
大学物理表面张力实验报告大学物理表面张力实验报告引言：表面张力是液体分子间相互作用力的一种表现形式，是液体分子表面上的一种特殊力。
它对于液体的性质和行为有着重要的影响。
为了更好地理解和研究表面张力的特性，我们进行了一系列的实验。
实验目的：本实验旨在通过测量液体的表面张力，探究其与液体种类、温度以及添加剂等因素之间的关系。
实验器材：1. 表面张力测量仪2. 不同种类的液体：水、酒精、甘油3. 温度计4. 称量器5. 实验杯、滴管等实验器具实验步骤：1. 实验前准备：a. 清洁实验器具，确保无杂质。
b. 准备好不同种类的液体，分别倒入实验杯中。
c. 使用称量器准确测量液体的质量。
2. 测量液体的表面张力：a. 将表面张力测量仪的两臂平行放置于实验杯中液体的表面上，确保两臂之间的距离相等。
b. 调整仪器，使其水平并保持稳定。
c. 记录下两臂之间的距离，并称之为"L"。
d. 慢慢分离两臂，观察液体表面的形状变化，直到液体被完全拉开。
e. 记录下两臂分离时的距离，并称之为"L0"。
f. 重复以上步骤，分别测量不同液体的表面张力。
3. 温度对表面张力的影响：a. 使用温度计测量不同液体的初始温度。
b. 将液体加热至一定温度，再次测量其表面张力。
c. 记录下温度和表面张力之间的关系。
4. 添加剂对表面张力的影响：a. 在一定比例下，向液体中添加不同的化学物质，如盐、酸等。
b. 测量添加剂后液体的表面张力，并与原液进行对比。
c. 分析添加剂对表面张力的影响。
实验结果与分析：1. 不同液体的表面张力比较：通过实验测量，我们得到了水、酒精和甘油的表面张力数据。
发现水的表面张力最大，酒精次之，甘油最小。
这是因为水分子之间的相互作用力较强，而甘油分子之间的相互作用力较弱。
2. 温度对表面张力的影响：实验结果显示，随着温度的升高，液体的表面张力逐渐减小。
这是因为温度的升高会增加液体分子的热运动，使分子间的相互作用力减弱，从而降低表面张力。
物理实验技术中的液体表面张力测量方法
物理实验技术中的液体表面张力测量方法液体表面张力测量方法在物理实验技术中占据着重要的地位。
液体表面张力是指液体表面上分子间相互吸引力形成的一种现象，其大小决定了液体的各种性质。
本文将探讨几种常见的液体表面张力测量方法。
一、测定静力法测定静力法是最常见的液体表面张力测量方法之一。
这种方法利用测力计测量液体表面张力所产生的静力大小。
实验时，先将一块平整、透明的玻璃片浸入待测液体中，使液体完全覆盖玻璃片表面，然后将玻璃片从液体中抬起，此时液体表面张力将使玻璃片产生一个垂直于玻璃片表面的力，通过测力计便可测量出这个力的大小，从而得到液体的表面张力。
然而，测定静力法有一定的局限性。
首先，它要求液体表面张力必须能够将整个玻璃片覆盖，所以只适用于表面张力较大的液体。
其次，由于液体的粘附性和表面张力的影响，在实验时需要特别小心，以保证测量结果的准确性。
二、泡法测量泡法测量是另一种常见的液体表面张力测量方法。
这种方法是通过生成液体薄膜或泡沫来测量表面张力。
实验时，将液体导入一根细管中，然后将管的一端封闭，使液体在管内形成一条薄膜。
通过测量液体的质量和薄膜的长度，可以计算出液体的表面张力。
泡法测量方法相对简单直观，适用范围广。
但是，它也有一些局限性。
首先，由于薄膜容易破裂，实验需要在较为恒定的条件下进行。
其次，由于液体薄膜的形成过程中存在一些不确定性，所以存在一定的误差。
三、悬滴法悬滴法是一种通过悬浮液体滴形态来测量表面张力的方法。
实验时，将待测液体通过滴管滴入某种悬浮液体中，由于液体表面张力的影响，滴下的液滴会呈现出不同的形状，如球形、扁平形等。
通过测量液滴的形状参数，可以计算出液体的表面张力。
悬滴法是一种较为精确的液体表面张力测量方法，但其过程较为复杂。
在实验过程中，需要控制好滴液的滴数和滴速，以及精确测量滴度，以确保测量结果的准确性。
总结起来，液体表面张力测量方法是物理实验技术中的重要内容之一。
实验人员可以根据实际情况选择不同的方法进行测量。
物理实验技术使用中的液体表面张力测量方法
物理实验技术使用中的液体表面张力测量方法液体表面张力是物理实验中经常涉及的一个参数，它用于描述液体分子间所存在的相互作用力。
液体表面张力的测量方法有很多种，下面将介绍其中几种常见的方法。
一、测量液体表面张力的静态方法1. 悬滴法：这是一种最常见的测量液体表面张力的方法。
它的原理是利用重力对悬挂在管道或管道末端的液滴产生的形变进行测量。
通过测量液滴形变的大小，就可以得到液体的表面张力值。
2. 杜瓦细管法：这种方法是利用毛细现象测量液体的表面张力。
原理是将一个细管插入待测液体中，液体会上升到管内形成液柱，液柱高度与液体的表面张力有关。
通过测量液柱的高度和细管的半径，就可以计算出液体的表面张力。
3. 包水法：这种方法是利用包覆在半球形铜圆盘上的液膜表面积与液体的表面张力之间的关系进行测量。
通过测量液膜的表面积和液体的密度，就可以计算出液体的表面张力。
二、测量液体表面张力的动态方法1. 悬链法：这是一种利用悬挂链条受到液体表面张力作用形成的链条弧度来测量液体表面张力的方法。
通过测量链条的弧度和链长，就可以得到液体的表面张力值。
2. 细管法：这种方法是利用液体在细管内上升高度与液体表面张力成正比的关系来测量液体表面张力。
通过测量液体在细管内的上升高度和细管的内径，就可以计算出液体的表面张力。
3. 振荡法：这种方法是利用液体在封闭容器内产生振荡的频率与液体表面张力成反比的关系来测量液体表面张力。
通过测量振荡的频率和容器的几何参数，就可以计算出液体的表面张力。
总之，液体表面张力测量技术在物理实验中有着广泛的应用。
不同的测量方法适用于不同的实验需求，选择合适的方法可以准确测量液体的表面张力。
希望本文介绍的几种方法能够为科研工作者提供一些参考和帮助。
物理实验中液体表面张力的测量与实验方法
物理实验中液体表面张力的测量与实验方法物理实验中，液体表面张力是一个重要的物理量，它描述了液体界面所表现出来的力的性质。
测量液体表面张力是为了研究液体的性质以及相关现象，而实验方法对于准确测量和分析表面张力起着至关重要的作用。
本文将介绍液体表面张力的测量原理，并详细介绍两种实验方法：测量过滤纸法和测量负重法。
一、测量原理液体表面张力可通过实验测量其对一个边界线的作用力来确定，常用的测量方法包括过滤纸法和负重法。
液体表面张力与液体种类、温度、浓度等因素有关，通常用单位长度的力来表示。
二、过滤纸法过滤纸法是测量液体表面张力最简便的方法之一。
实验中，我们需要准备一张干净的滤纸，并将其沿水平面水平伸展，使其两端在实验容器里面吸水。
液体表面张力会使容器内的液体上升，同时也将滤纸抬高。
通过测量液体上升的高度，我们可以计算出液体的表面张力。
具体实验步骤如下：1. 准备实验容器和滤纸：选择一个适当大小的容器，将不同液体倒入容器中，确保液面平整。
在容器内部倒入足够多的液体，使其刚好能够吸湿滤纸。
2. 浸湿滤纸：将滤纸完全浸湿，然后轻轻挤压滤纸，将其中的多余液体挤出。
3. 将滤纸平铺在容器内沿水平方向伸展，使其两端在液体中。
4. 观察液体上升高度：通过放大镜或其他工具观察滤纸边界线形状的变化，在液面上升到达稳定状态后，使用尺子测量液面的高度差。
5. 数据分析：根据测得的液体上升高度差，带入相关公式计算液体的表面张力值。
三、负重法负重法是一种较为精确的测量液体表面张力的实验方法。
实验中，我们需要利用平衡条件对液体表面张力施加一个重力平衡。
具体实验步骤如下：1. 准备实验装置：取一根细丝或针，用细丝制作一个小圈，将小圈的直径调整至恰好能够浸入液体中。
将小圈系在天平上。
2. 浸入液体中：将小圈缓慢地浸入液体中，并等待液体完全浸湿圈的表面。
确保小圈平行于液体表面，并且将液体上升的高度进行测量。
3. 测量液体上升位移：使用尺子或其他测量工具测量液体上升的高度，记为h。
大学物理实验液体表面张力系数测定讲义
大学物理实验液体表面张力系数测定讲义液体表面张力系数测定一、实验简介液体具有尽量缩小其表面的趋势，好象液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。
把这种沿着表面的、收缩液面的力称为表面张力。
表面张力的存在能说明物质处于液态时所特有的许多现象，比如泡沫的形成、润湿和毛细现象等等。
测定液体表面张力的方法很多，常用的有焦利氏秤法（拉脱法）、毛细管法、平板法、滴重法、最大泡压法等。
本实验采用焦利氏秤法（拉脱法）。
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。
二、实验原理液体表面层（其厚度等于分子的作用半径）内的分子所处的环境跟液体内部的分子是不同的。
表面层内的分子合力垂直于液面并指向液体内部，所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使液体表面自然收缩想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线两旁的液膜以一定的拉力相互作用。
拉力F 存在于表面层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度l 成正比，即 F ＝σl式中σ称为表面张力系数，它的大小与液体的成分、纯度、浓度以及温度有关。
三、实验方法金属丝框缓慢拉出水面的过程中，金属丝框下面将带起一水膜，当水膜刚被拉断时，诸力的平衡条件是/2F mg F =+而/F l σ= 得到2F mg lσ-=焦利秤的构造如图所示，它实际上是一种用于测微小力的精细弹簧秤。
一般的弹簧秤都是弹簧秤上端固定，在下端加负载后向下伸长，而焦利秤与之相反，它是控制弹簧下端的位置保持一定，加负载后向上拉动弹簧确定伸长值。
三线对齐为了保证弹簧下端的位置是固定的，必须三线对齐，即玻璃圆筒E上的刻线、小平面镜上的刻线、E上的刻线在小平面镜中的象，三者始终重合。
在力F作用下弹簧伸长Δl，根据虎克定律可知，在弹性限度内F = kΔl，将已知重量的砝码加在砝码盘中，测出弹簧的伸长量，由上式即可计算该弹簧的k值，由k值就可测外力F四、实验内容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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验3-3液体表面张力系数的测量
液体表面张力是表征液体物理性质的一个重要参量。
测量液体表面张力系数常用的方法之一是拉脱法，该方法的特点是：用称量仪器直接测量液体表面张力，测量方法直观、概念清晰。
由于用此方法液体表面张力大约在321.010~1.010--⨯⨯N/m 之间，因此需要有一种量程范围小、灵敏度高、而且稳定性好的测力仪器，硅压阻式力敏传感器测定仪正能满足测量需要，它不仅灵敏度高、稳定性好，而且可以用数字信号显示，便于计算机实时测量。
一、实验原理：
1、液体表面张力系数：
液体的表面，由于表层内分子力的作用，存在着一定张力，称为表面张力，正是这种表面张力的存在使液体的表面犹如张紧的弹性模，有收缩的趋势。
设想在液面上有一条直线，表面张力就表现为直线两旁的液面以一定的拉力f 相互作用。
f 存在于表面层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度L 成正比，即：
f L α=
比例系数α称为一条的表面张力系数，单位N/m 。
它的大小与液体的成分、纯度以及温度有关（温度升高时，α值减小）。
2、拉脱法测量液体表面张力系数：
测量一个已知长度的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，从而求得表面张力系数的实验方法称为拉脱法。
若金属片为环状时，考虑一级近似，可以认为脱离力（即：表面张力）为表面张力系数乘以脱离表面的周长。
即：
12()f D D απ=⋅+
得表面张力系数：
12()
f D D απ=+ 其中，f 为拉脱力；D 1、D 2分别为圆环的外径和内径；а为液体表面张力系数。
3、力敏传感器测量拉力的原理：
硅压阻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4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，电桥失去平衡，产生输出信号，输出电压与所加外力成线性关系，即：
U K F =⋅
其中，K 为力敏传感器的灵敏度（mV/N ），其大小与输入的工作电压有关；F 为所加的外力；U 为输出的电压。
1.底座及调节螺丝
2.升降调节螺母
3.培养皿
4.金属片状圆环
5.硅压阻式力敏传感器及金属外壳
6.数字电压表
图2 液体表面张力测量装置
对于本实验装置，工作原理如下：
（1）液膜被拉断前：
cos F mg f θ=+
拉断前瞬间，0θ≈，cos 1θ≈，即：F mg f ≈+；此时，数字电压表示数为U 1，则：1U F mg f K
=+=。
（2）液膜被拉断后（瞬间）：
F mg =
此时，数字电压表示数为U 2，则：2U F mg K ==。
（3）液膜拉断前后拉力变化：
12()U U U F mg f mg f K K
-∆∆=+-=== 又因为
12()f D D απ=⋅+
所以
12()
U K D D απ∆=⋅+ 注：实验表明，当金属环直径在3cm 附近、而且金属环和液体的接触角近似为0时，运用上述公式计算各种液体的表面张力系数的结果较为正确。
二、实验任务与要求：
1、力敏传感器的定标，求出灵敏度K ；
2、测量待测液体（纯水、乙醇、丙三醇）的表面张力系数；
3、研究表面张力系数随液体的浓度变化规律；（选做）
三、实验步骤：
1、力敏传感器的定标：
（1）接通电源，将仪器预热15分钟；
（2）在传感器横梁端的小钩上挂上砝码盘，调节调零旋钮（电
子组合仪上的补偿电压旋钮）使数字电压表示数为零（注意：调零后此旋钮不能再动）；
（每个砝码0.0005kg）的砝（3）在砝码盘中分别加入等质量m
i
，填入表1；
码，记录对应质量下的电压表读书U
i
（4）用作图法（或其它双变量数据处理方法）做直线拟合，求出传感器灵敏度K；
2、测量液体表面张力系数：
（1）用游标卡尺测量金属环的外径D1、内径D2；
（2）将金属环吊片在NaOH溶液中浸泡20-30秒，然后用清水洗净（因为环表面状况与测量结果有很大关系）；
（3）将金属环吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台将液体升至靠近金属环下沿，观察金属环下沿与待测液面是否平行。
如果不平行，将金属环取下，调节环片上的细丝，使之与液面平行（偏差增加1度，测量误差将增加0.5%）；
（4）调节玻璃皿下的升降台，使环片下沿全部浸入待测液体中，然后反向匀速下降升降台，使金属环片与液面间形成一个环状液膜。
继续下降液面，观察电压表读数，测量出液膜拉断前后瞬间电压值U1、U2记录在表格中；
（5）重复测量U1、U2各8次；
（6）将数据带入液体表面张力系数公式，求出待测液体在某温度下的表面张力系数，并对结果做出评价（亦可与标准值进行比较）；
（7）整理仪器；
四、数据记录：
则可知B=3.14
（1）力敏传感器的定标： 物体的质量
m/kg
0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 0.0035 输出电压
U/mv 15.5 31.2 46.8 62.0 76.2 92.0 106.8
（2）金属圆环的内外径和水表面张力系数的测量
（内径：D1=0.03475m 外径：D2=0.03325m)0.068
根据以上数据， 代入计算公式得到
平均值α=（U1-U2）/[B π（D1+D2）】=66.39791 又50.00025034)()()(2212
22122212221
=++++-+=D D U U k U V V U U U D D k v v αα 修约后的U α=0.0002
得到张力系数最终结果为α=(66.4±0.2)*10-3 N/m
五、思考与总结：
（1） 吊环刚刚接触水面时，电压读数会跃变至一个较大值，然后在
慢慢变小。
因为在刚刚接触水表面时，水和吊环产生了浸润的现象，在吊环壁产生了一圈水膜，此时即存在张力，表现为对测量次数 U1/mV U2/mV U ∆/mV
f/10-3N ɑ/10-3N/m 1
140.7 95.7 45.0 14.33121 67.11882 2
140.9 95.8 45.1 14.36306 67.26797 3
140.6 96.1 44.5 14.17197 66.37305 4
140.1 95.9 44.2 14.07643 65.9256 5
140.7 96.1 44.6 14.20382 66.52221 6 139.7 96.0 43.7 13.9172 65.17983
吊环向下的拉力，所以吊环刚刚接触水面时，传感器所受拉力会突然变大。
（2）引起误差的原因会有一下几点：
1. 定标时砝码盘摇晃，会使传感器受到大于砝码盘（含砝码）
重力的力的作用，这会导致
测得的电压值偏大，致使定标获得的k过大，导致最后求得的结果偏小；
2. 如果吊环不水平，则会导致水面在下降过程中，水膜并不是
同时破裂，实际作用于吊环
的水膜长度只是吊环周长的一小部分，这会会导致最后求得的结果偏小；。