大学物理实验拉脱法测液体表面张力系数数据处理知识讲解
简述拉脱法测液体表面张力系数的原理
简述拉脱法测液体表面张力系数的原理
液体表面张力是液体表面上的分子间的相互作用力。
用拉脱法来测量液体表面张力系数，是通过拉伸液体表面，使分子间距离增大，从而测量表面张力的大小。
测量液体表面张力需要用到一些实验器材，如拉脱力计、环状容器和液体样品等。
首先需要在环状容器中加入液体样品，并使其表面平整，然后在液体表面上加入一个小的铁环，通过拉脱力计来慢慢拉伸液体表面，直到液体表面上的铁环脱离。
在拉伸的过程中，拉脱力计所显示的拉力就是液体表面张力的大小。
通过测量不同液体表面张力对应的拉力大小，就可以计算出液体表面张力系数。
拉脱法测量液体表面张力系数的原理是基于表面张力是由于表面上的分子间的相互作用力所引起的。
因此，当液体表面受到外力拉伸时，液体表面上的分子间距离增大，相互作用力减小，表面张力也会减小。
当液体表面上的相互作用力被完全克服时，液体表面上的铁环就会脱离。
拉脱法可以测量各种液体的表面张力系数，如水、酒精、油等。
不同的液体表面张力系数的大小是不同的，这主要是由于表面分子之间的力大小不同所引起的。
在实际应用中，液体表面张力的大小会对很多物理现象产生影响，例如液滴的形状、液体在容器中的高度、吸管的原理等。
拉脱法是一种测量液体表面张力系数的有效方法，通过测量不同液体表面张力对应的拉力大小，可以计算出液体表面张力系数。
液体表面张力系数的大小对很多物理现象产生影响，因此对液体表面张力的研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
拉脱法测定液体的表面张力系数
拉脱法测定液体的表面张力系数
拉脱法测定液体的表面张力系数
实验目的
实验原理
实验仪器 实验内容及注意事项
实验后仪器的处理
数据处理
液体表面就好象是一张蹦紧的弹性薄膜,液体 表面的表面张力。可以用它来说明泡沫的形成， 浸润和毛细现象等。表面张力垂直于液体表面任 何一条线段并沿着液体表面，作用于单位长度上 的张力称为表面张力系数，用α表示。
6.支架. 7.固定螺丝. 8.航空插头. 9 . 底座. 10.数字电压表. 11.调零旋纽
数字电压表Biblioteka 调零旋钮环状金属吊片
干湿温度计
实验中还必须测量 实验室当时的温度。因 此，实验室备有干湿温 度计，干湿温度计除了 可以用来测量室温以 外，还可以测量实验室 的相对湿度。
干 温 度 计
实验内容
实验后仪器的处理
1.实验结束后，用镊子将吊环取下，用清洁纸或清 洁布擦干，并用清洁纸包好，放入干燥缸内 2.用清洁纸或清洁布擦干玻璃器皿，放在置物箱里 3.将砝码盘和砝码收好放在置物箱里 4.将数字电压表调零，关掉仪器电源开关，拔下电 源插头，检查无误后，结束实验操作
数据处理
1.对仪器定标得到的数据，用最小二乘法拟合的方 法求出仪器的灵敏度B以及拟合的线性相关系数r 2.求出每次测量的U1和U2的差 根据公式 出表面张力系数的大小，求出平均值 求
每次测量后,调节调零旋纽,使每次测量的U1、U2不相同
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m 1010-内的分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,也就就是说所受的合力不为零,力的方向就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。
在工业生产与科学研究中常常要涉及到液体特有的性质与现象。
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,了解液体表面性质与现象,掌握测定液体表面张力系数的方法就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、毛细管升高法与液滴测重法等。
本实验仅介绍拉脱法。
拉脱法就是一种直接测定法。
【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与物理现象,并用物理学基本概念与定律进行分析与研究,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f 均垂直向下。
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。
因表面张力的大小与接触面周界长度成正比,则有:)d L (2f 2+•α= (2) 比例系数α称表面张力系数,单位为m /N 。
由(1),(2)式得:)d L (2g)m m (F 0+•+-=α (3)由于冂形铝片框很薄,被拉起的水膜很薄,m 较小,可以将其忽略,且一般有d L >>,那么L d L ≈+,于就是(3)式可以简化为 : L2gm F 0•-=α (4)2.用737FB 新型焦利氏秤实验仪来测量g m F 0•-值:737FB 新型焦利氏秤实验仪相当于一个精密的弹簧称,常用于测量微小的力,根据胡克定理制作而成。
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。
液体表面张力系数的测量讲解学习
液体表面张力系数的测量液体表面张力系数的测定表面张力是液体表面的重要特性，它类似于固体内部的拉伸应力，这种应力存在于极薄的表面层内，是液体表面层内分子力作用的结果。
液体表面层的分子有从液面挤入液内的趋势，从而使液体有尽量缩小其表面的趋势，整个液面如同一张拉紧了的弹性薄膜，我们把这种沿着液体表面，使液面收缩的力称为表面张力。
作用于液面单位长度上的表面张力，称为液体的表面张力系数，测定液体表面张力系数的方法有：拉脱法、毛细管法、最大气泡压力法等。
本实验采用拉脱法测定表面张力系数。
实验目的：1、了解液体表面性质。
2、熟悉用拉脱法测定表面张力系数的方法。
3、熟悉用焦利弹簧秤测量微小力的方法。
实验仪器：焦利弹簧秤，被测液体，游标卡尺，矩形金属框，烧杯，砝码及托盘等实验原理：1、面张力的由来假设液体表面附近分子的密度和内部一样，它们的间距大体上在势能曲线的最低点，即相互处在平衡的位置上。
由图（1）可以看出，分子间的距离从平衡位置拉开时，分子间的吸引力先加大后减小，在这儿只涉及到吸引力加大的一段，如图（2）所示，设想内部某个分子A欲向表面迁徙，它必须排开分子1、2，并克服两侧分子3、4和后面分子5对它的吸引力。
用势能的概念来说明，就是它处在图（3）左边的势阱中，需要有大小为dE 的激活能才能越过势垒，跑到表面去。
然而表面某个分子B 要想挤向内部，它只需排开分子''21、和克服两侧分子''43、的吸引力即可，后面没有分子拉它。
所以它所处的势阱（图（3）中右边的那个）较浅，只要较小的激活能'dE 就可越过势垒，潜入液体内部。
这样一来，由于表面分子向内扩散比内部分子向表面扩散来得容易，表面分子会变得稀疏了，其后果是它们之间的距离从平衡位置稍为拉开了一些，于是相互之间产生的吸引力加大了，这就是图(3)右边所示的情况。
此时分子B 需克服分子''43、对它的吸引力比刚才大，从而它的势阱也变深了，直到'dE 变得和dE 一样时，内外扩散达到平衡。
拉脱法测定液体的表面张力系数
拉脱法测定液体的表面张力系数
实验目的
实验原理
实验仪器 实验内容及注意事项
实验后仪器的处理
数据处理
液体表面就好象是一张蹦紧的弹性薄膜,液体 表面的表面张力。可以用它来说明泡沫的形成， 浸润和毛细现象等。表面张力垂直于液体表面任 何一条线段并沿着液体表面，作用于单位长度上 的张力称为表面张力系数，用α表示。
T1 T2 F L ( D1 D2 )
表面张力系数α 的值和液体的种类、纯度、温度 以及液体上方的气体成分有关。实验证明，液体 的温度越高， α 的值越小，液体所含杂质越多， α 的值也越小，对于上述条件都不变的液体， α 值是一个常数。
实验装置
采用硅压阻式力敏传感器来测量 液体和环状金属吊片之间的表面张 力，在外力作用下，输出的电压和 外力成正比。 ΔU=BF 式中F为外力，B为硅压阻式力敏传感 器的灵敏度，单位是V / N，ΔU为传 感器输出的电压值。
T1 拉脱前 拉脱后 T2
环状金属吊片
F mg W1 液膜 (mg)’ W2
T1、T2为向上的作用力，W1、W2为环状金属吊片
所受重力和浮力之差，因为环状金属吊片在脱离 液体表面前就已经离开了液体表面，W1≈W2。 mg、（mg)’为液膜所受的重力， mg≈（mg)’ , T1、T2之差就是表面张力F。
F L
其中F为作用于线段L上的张力。
实验原理
用测量一个已知周长的金属片从待测液体表 面脱离时所需要的力，来求得该液体的表面张力 系数的方法称为拉脱法。 实验中我们用的是环状金属吊片. L=π（D1+D2） F=απ（D1+D2）
吊片脱离液体表面瞬间前后的力的平衡方 程为
拉脱法测量液体表面张力系数
拉脱法测量液体表面张力系数
【实验目的】
1.了解液体表面的性质。
2.学习金属铂片式电阻应变传感器的定标方法。
3.学习用拉脱法测量液体表面张力系数。
【实验仪器】
表面张力实验仪
【实验内容】
1.测试台调平。
2.金属铂片式电阻应变传感器定标：
（1）在传感器梁端头小钩中，挂上砝码盘，调节测试仪上的调零电位器，使数字电压表显示为零。
（2）在砝码盘上分别放上1.0g、2.0g、3.0g 、4.0g 、5.0g 、6.0g 、7.0g 、8.0g 质量的砝码，记录相应这些砝码作用下，数字电压表的读数值U.
（3）用最小二乘法,求出传感器灵敏度K 。
3、液体表面张力系数的测定
（1）将金属圆环挂在传感器的小钩上，调节升降台，将液体升至靠近环片的下沿，观察环状吊片下沿与待测液面是否平行，如果不平行，将金属环状片取下后，调节吊片上的细丝，使吊片与待测液面平行。
（2）调节容器下的升降台，使其渐渐上升，将环片的下沿部分全部浸没于待测液体，然后反向调节升降台，使液面逐渐下降，这时，金属环片和液面间形成一环形液膜，继续下降液面，测出环形液膜即将拉断前一瞬间数字电压表读数值U1和液膜拉断后一瞬间数字电压表读数
值U2。
重复8次。
【实验数据处理】
1、金属圆环：内径d1=32.6（mm）外径d2=35.0（mm）
2、液体的温度t=27℃济南地区重力加速度g=9.7988（m·s-2）
3、用最小二乘法求传感器灵敏度K值和相关系数γ。
4、计算液体表面张力F（单位为：牛）；计算液体表面张力系数α（单位为：牛/米）。
用拉脱法测液体的表面张力系数
2. 分析∏型金属丝从水中拉起过程中弹簧受力的变化，为什么F 为 膜破时的值？
3. 如果金属丝是不规则的形状，如何确定l？
习题
1. 逐差法计算弹性系数，计算水的表面张力系数。
2. 当∏型金属丝从水中拉起时不是水平的，还能用 kL
来计算吗？错在哪？
2l
焦利氏秤
实验步骤
1. 装好仪器。调节三脚座上的整平螺丝，使套筒竖直，指示镜上下移动时 不与指示管壁相碰。
2. 测弹簧的弹性系数k
① 铝盘未加砝码前，转动手轮和移动夹子11，使指标管和指标镜上的刻线 对准。用焦利氏秤上的游标读出铜管尺上的值并记录。
② 在铝盘加100mg砝码，慢慢转动手轮，再使指标管和指标镜上的刻线对 准。再读数并记录。
f l
α就是液体的表面张力系数，与液体种类、温度和杂质有关。
本实验用一Π形金属浸入 液体，然后拉起一张薄膜，由于膜有两表面， 所受的力为（忽略重力）：
F 2 f 2l
F
F / 2l
l
测得F 和 l 就可算出表面张力系数α。F用焦利氏秤测，l 用游标卡尺测。 焦利氏秤根据胡克定律，弹簧的伸长ΔL 与F成正比：
用拉脱法测液体的表面张力系数
实验目的
1. 测水和肥皂水的表面张力系数。 2. 测弹簧的弹性系数
实验原理
液体表面层（其厚度等于分子的作用半径，约10-8m）内的分子所处的环 境跟液体内部的分子是不同的。在液体内部，每个分子四周都被同类的其他 分子所包围，它所受到的周围分子的作用力的合力为零。由于液体上方的气 相层的分子数很少，表面层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小， 合力不为零，这个合力垂直于液面并指向液体内部。设想在液体表面取长为 l 的线段，实验指出，线段两旁的液膜之间存在着相互作用的拉力，力的方 向和线段垂直，其大小与线段的长成正比，即：
拉脱法测量液体的表面张力系数
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3. 实验原理
使用片状吊环，在液膜拉破前瞬 间，考虑一级近似，认为液体的 表面张力为： f = f1 + f2 = αл(D1+ D2) 这里α为表面张力系数，D1、 D2分别为吊环的外径和内径。 液膜拉破前瞬间的受力分析图
片状吊环在液膜拉破前瞬间有： F1 = mg + f1 + f2
此时传感器受到的拉力F1和输出电压U1成正比，有： U1 = BF1
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片状吊环在液膜拉破后瞬间有：
F2 = mg 同样有 U2 = BF2 片状吊环在液膜拉破前后电压的
变化值可表示为：
液膜拉破后瞬间的受力分析图
U1－ U2 = △U = B·△F = B（F1－ F2）= Bαл(D1+ D2) 由上式可以得到液体的表面张力系数为:
吊环浸没在水中电压表显示负值反方向旋转螺母电压表读数增加继续旋转读数增加到一个最大值继续旋转读数开始减小减小到某一个值液膜破裂此时观察电压表读数记下u阶段1阶段2阶段320阶段1的受力分析吊环下沿浸没在水中时有吊环下沿拉离水面开始拉起液膜时有电压表读数达到最大值此时有这里f为表面张力21达到最大值后继续反方向转动调节螺母可以发现电压表读数开始减小这主要是因为附着在液膜上的水在重力的作用下向下滑所以拉力减小
（1）吊环法：使用金属细线制成吊环时，在液膜被拉破的瞬 间接触角不接近于零，此时所测得的力是表面 张力向下的分量，因而所得表面张力系数误差 较大，必须用修正公式对测量结果进行修正。
用拉脱法测定液体的表面张力系数实验报告
用拉脱法测定液体的表面张力系数实验报告用拉脱法测定液体的表面张力系数实验报告引言：表面张力是液体分子间相互作用力在液体表面上的表现形式，是液体分子间引起的一种特殊的内聚力。
测定液体的表面张力系数对于研究液体的性质、表面现象以及应用领域具有重要意义。
本实验通过拉脱法测定液体的表面张力系数，旨在探究液体分子间的相互作用力以及表面现象的规律。
实验原理：拉脱法是一种常用的测定液体表面张力系数的方法。
其基本原理是通过测量液体在一根细管内的上升高度来计算液体的表面张力系数。
根据拉脱法的原理，我们可以得到以下公式：γ = ρgh实验步骤：1. 准备工作：清洗实验器材，确保无杂质干净。
2. 实验器材准备：取一根细管，将一段长度为L的细管浸入待测液体中。
3. 测量液体上升高度：将细管取出，放置在标尺上，测量液体上升的高度h。
4. 重复实验：重复以上步骤，记录多组数据。
实验数据处理：根据实验步骤记录的数据，我们可以计算出液体的表面张力系数。
根据公式γ= ρgh，其中ρ为液体的密度，g为重力加速度，h为液体上升的高度。
通过多组数据的平均值，可以得到较为准确的表面张力系数。
实验结果与讨论：根据实验数据处理的结果，我们得到了液体的表面张力系数。
通过对不同液体进行实验，我们可以发现不同液体的表面张力系数存在差异。
这是因为不同液体分子间的相互作用力不同，导致表面张力系数的差异。
在实验过程中，我们还可以观察到一些有趣的现象。
例如，液体表面张力越大，液体在细管内上升的高度越高。
这是因为表面张力越大，液体分子间的相互作用力越强，液体在细管内上升的高度也就越大。
此外，我们还可以通过实验探究液体的性质。
例如，对于不同液体，其表面张力系数与温度的关系可以进行研究。
通过改变温度，我们可以观察到液体表面张力系数的变化规律，进一步了解液体的性质。
结论：通过拉脱法测定液体的表面张力系数，我们可以得到液体的表面张力系数，并探究液体分子间的相互作用力以及表面现象的规律。