液体表面张力系数的测定实验报告
液体表面张力系数测定的实验报告
液体表面张力系数测定的实验报告一、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、学习使用力敏传感器测量微小力的原理和方法。
3、研究液体表面张力系数与液体温度、浓度等因素的关系。
二、实验原理液体表面层内分子受到指向液体内部的拉力，使得液体表面有收缩的趋势。
要使液体表面增大，就需要克服这种内聚力而做功。
单位长度上所受的这种力称为表面张力，其大小与液体的种类、温度和纯度等因素有关。
拉脱法测量液体表面张力系数的基本原理是：将一个金属圆环水平地浸入液体中，然后缓慢地将其拉起，在拉起的过程中，圆环会受到液体表面张力的作用。
当圆环即将脱离液面时，所施加的拉力等于液体表面张力与圆环所受重力之差。
设圆环的内半径为$r_1$，外半径为$r_2$，拉起圆环所需的拉力为$F$，液体的表面张力系数为$＼sigma$，则根据力的平衡条件，有：＄F ＝（π(r_2^2 r_1^2)）＼sigma$从而可得液体表面张力系数：＄＼sigma ＝＼frac{F}｛π(r_2^2 r_1^2)｝＄在本实验中，拉力$F$通过力敏传感器测量，其输出电压$U$与拉力$F$成正比，即$F ＝ kU$，其中$k$为力敏传感器的灵敏度。
三、实验仪器1、液体表面张力系数测定仪。
2、力敏传感器。
3、数字电压表。
4、游标卡尺。
5、纯净水、洗洁精溶液等。
四、实验步骤1、仪器安装与调试将力敏传感器固定在铁架台上，使其探头向下。
将数字电压表与力敏传感器连接，调整零点。
用游标卡尺测量金属圆环的内半径$r_1$和外半径$r_2$。
2、测量纯净水的表面张力系数将洗净的金属圆环挂在力敏传感器的挂钩上，调整升降台，使圆环浸入纯净水中。
缓慢地向上移动升降台，观察数字电压表的示数变化。
当圆环即将脱离液面时，记录电压表的示数$U_1$。
重复测量多次，取平均值。
3、测量不同温度下纯净水的表面张力系数改变纯净水的温度，例如用热水加热或冷水冷却，分别测量在不同温度下的表面张力系数。
表面张力系数的测定实验报告
表面张力系数的测定实验报告一、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、学习使用力敏传感器测量微小力的原理和方法。
3、加深对液体表面现象的理解。
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犹如张紧的弹性薄膜，具有收缩的趋势。
存在于液体表面上的这种张力称为表面张力。
设想在液面上作一长为 L 的线段，线段两边的液面均存在与线段垂直且沿液面切线方向的拉力 f，拉力 f 的大小与线段长度 L 成正比，比例系数即为液体的表面张力系数σ，其表达式为：σ ＝ f ／ L 。
本实验采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
将一金属片框水平浸入液体中，然后缓慢向上提拉，在液膜即将破裂的瞬间，拉力 F 等于金属框所受的重力 mg 与液膜对框向下的拉力 f 之和。
由于液膜对框的拉力 f 等于表面张力系数σ 与所拉出液膜周长的乘积，即 f ＝2σ(L1 ＋L2) ，其中 L1 和 L2 分别为金属框的内、外边长。
当拉力 F 等于重力 mg 与液膜拉力 f 之和时，有：F ＝ mg ＋2σ(L1 ＋ L2) ，则表面张力系数为：σ ＝（F mg) ／ 2(L1 ＋ L2) 。
在实验中，力 F 可以通过力敏传感器测量，金属框的质量 m 可以用天平称量，L1 和 L2 可以用游标卡尺测量。
三、实验仪器1、力敏传感器及数字电压表。
2、铁架台。
3、金属框。
4、游标卡尺。
5、待测液体（如水）。
6、托盘天平。
7、烧杯。
四、实验步骤1、用游标卡尺测量金属框的内、外边长 L1 和 L2 ，各测量 5 次，取平均值。
2、调节铁架台，将力敏传感器固定在铁架台上，并使其测量端朝下。
3、将数字电压表与力敏传感器连接，调零。
4、用托盘天平称量金属框的质量 m 。
5、在烧杯中倒入适量的待测液体，将金属框水平浸入液体中，深度约为 3 5mm 。
6、缓慢向上提拉金属框，观察数字电压表的示数变化。
当液膜即将破裂时，记录数字电压表的示数 U 。
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。
测液体表面张力系数实验报告
测液体表面张力系数实验报告
x
测液体表面张力系数实验报告
一、实验目的
本次实验的目的是测量液体表面张力系数的变化。
二、实验原理
液体表面张力是液体表面的内表面能量耦合效应，是液体表面上分子之间的力的结果。
液体表面张力系数反应了表面化学热，即表面的内能，它以特定形式传递给表面上的任何物体，而这种传递的形式就是表面张力。
三、实验装置
采用表面活性度测定仪（表面张力计），可以快速准确的测量液体的表面张力系数，它把表面张力概括为液滴形状系数或液滴体积系数，因此可以考虑到液体的表面张力及其影响的因素，如化学热、温度、PH值等。
四、实验步骤
1. 在表面张力计中先将配套的标准液体事先稀释1000倍，然后将稀释后的标准液体加入到吸盘中，进行测量；
2. 把需要测试的液体事先稀释1000倍，然后将稀释后的样品液体加入到吸盘中，进行测量；
3. 对所有测试液体进行同样的测量；
4. 将实验数据输入到电脑中，计算出液体的表面张力系数。
五、实验结果
实验结果如下：
液体表面张力系数：
样品1：18.6 mN/m
样品2：19.2 mN/m
样品3：19.6 mN/m
六、实验结论
通过实验测试，可以得出结论：不同液体的表面张力系数不同，因此液体的表面张力系数必须注意控制和稳定。
液体表面张力系数的测定报告
液体表面张力系数的测定报告液体表面张力系数的测定实验报告【实验目的】1．介绍水的表面性质，用拉脱法测定室温上岸的表面张力系数。
2．学会采用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。
【实验仪器】焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，水，游标卡尺等。
【实验原理】液体表面分子受源自液体内部的分子力，与受的源自空气的分子力大小相同，使液体表面自然膨胀，而产生的沿着切线方向的力。
【实验步骤】1.按顺序装设弹簧，机头圆柱与金属纸盒，通过怱差法以此类推砝码测得弹簧弯曲量，通过数据处理得到弹簧弹性系数（倔强系数）2.摘下金属纸盒更改为洁净的金属圆环，将金属圆环尽可能吻合液面并记下此时游标卡尺读数3.调节平台边线在金属圆环下端灌入水中后，向上调节平台，水膜断裂后记下位置重新浸入水中后向下调节平台至水膜刚好不破裂处，读取此时游标卡尺读数，记为水膜破裂时读数4.多次测量5.通过数据处理与排序获得液体（水）表面张力【数据处理】1.用逐差法排序弹簧的高傲系数k（实验温度：18c）砝码数0123456增重读数(mm)减重读数(mm)平均数li(mm)li?5-li(mm)231.58233.44235.78237.80240.10242.14244.82231.68233.76235.88237.68240.00 241.98244.46231.63233.60235.83237.74240.05242.06244.6410.4311.0410.7110.9910.4 90789246.68248.74250.62246.40248.72250.46246.54248.73250.5414?l??(li?5-li)?10.79mm5i?0k?5g=4.54n/m?l??l??a??bl??l?/(5?1)?0.29mm2it0.95??l?0.35mmn?仪=0.02mm1.05??l??2a??2b=0.35mmk-5gl?2??l????2=0.15n/mk=4.54±0.15n/m2．计算液体表面张力f次数12345起始边线s0(mm)水膜断裂时读数si(mm)δs=si－s0(mm)222.36222.46222.72222.48222.402?s(mm)225.78225.72225.94225.96225.703.423 .263.223.283.303.30??s??a??bs??s?/(5?1)?0.08mmit0.95??s?0.10mmn?仪?0.02mm1.05??s??2a??2b=0.10mmδs=3.30±0.10mm3.金属环外、内直径的测量(本实验轻易给学生结果)d1d2平均值(mm)34.9433.04??k?s?70.15×10-3n/m(d1d2)3．计算表面张力系数?及不确定度sk-3(d?d)k???(d?d)?s??3.15×10n/m12121.表面张力系数的理论值：??(75.5?0.15t)?10?3n/m?72.8×10n/m-322【误差分析】1.金属圆环不水平或仪器底座不水平2.游标卡尺读数不精确3.弹簧未全然恒定就读数4.未达到水膜即将破裂的程度就停止下调平台读数5.圆环直径测量不准确【思考题】 1.用焦利表示测量微小力的依据就是什么？答：因为焦利称的精度达0.02mm，数据较为精密能够较为准确的测量微小力乘不好实验装置后，念出此时三线再分一时游标卡尺示数，在砝码纸盒上加之相同数量砝码，弹簧伸长了一段长度，细金属杆向下移动，此时三线不再重合，挪动游标卡尺当三线重新重合时读出读数，第二个读数与第一个读数之差就是弹簧在增加该微小力时所伸长长度2．金属圆环灌入水中，然后轻轻提出诉讼到底面与水面二者平时，先行分析金属圆环在直角方向的受力。
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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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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 mg
F +-=
α若用金属环替代金属片，则（3）式变为
（4）
)
(21d d mg
F +-=
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
mg
F 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。
记下刻度盘示数M’。
为了
消除随机误差，共测五次。
6 将M’在质量标准曲线上查得水作用在金属环上的表面张力，按式（5）计算出
mg f =水的表面张力系数。
五 数据记录及处理
1 金属环的直径
外径 ：
内径：mm d )001.0670.19(1±=mm
d )001.0470.18(1±=
2绘制质量标准曲线
数据见下表
¿Ì¶ÈÅÌʾÊý/m n /m
íÀÂëÖÊÁ¿m/mg
质量标准曲线
由图可以看出，质量标准曲线为一直线，因此M 与m 成线性关系，可在直线上取两个点
（400，339），（900，761）或由最小二乘法拟合该曲线方程为
（6）
4.0084.0+=m M 3 测量M’，数据见下表
测量次数
123
4
5
平均M’/mn.m -1
75.0
76.1
76.3
75.8
76.0
75.84
根据上表：mn
M 84.755
.768.753.761.760.75'
=++++=
A 类不确定度分量2
.0)
1()(2
''
'=--=
∑n n M M
S i i
M B 类不确定度分量03
.03
=∆=
仪
u 合成不确定度2
.022=+=
u S M ‘σ所以 （7）
mn M )2.08.75('
±=加砝码质量/mg
100300
500
7001000刻度盘读数/mn
8.6
26.3
42.6
58.5
85.0
将（7）代入（6）可得
mg
m 4.893=m 的传播不确定度为mg x M i i
m 0.5)(
2
2=∂∂=
σσmg
m )5893(±=4 计算水的表面张力系数
将d 1，d 2，m 代入表面张力系数公式
1
3211003.73)
(--⋅⨯=+=
m N d d f
πα其传播不确定度为
132
222221041.0)()()(
--⋅⨯=∂∂+∂∂=∂∂=m N d
m x M d m i i σασασσα在温度为19.4℃时，实验测得的水的表面张力系数为
1
310)4.00.73(--⋅⨯±=m N α同温度下水的标准张力系数为
1
31089.72--⋅⨯=m N 标α相对误差为%
19.0%100=⨯-=
标
标
αααB 六 实验结果及讨论
通过实验，比较精确的测量了纯净水与空气接触的时候的表面张力系数，在实验误差
允许的范围内，得到了比较准确的结果。
误差可能出现的原因有以下几种可能：
1 测量金属环本身不是太平，在拉破水膜的时候有误差存在。
2 读数时候的视觉误差，即人为的误差，尽可能的避免。
3 操作时候的误差，也应尽量避免。
4 环境造成的误差，人在走动时，或桌子的振动等。
七 注意事项
1
注意保护仪器，钢丝的扭矩不能超过360度。
2
调整调零旋扭时注意吊杆臂上升的方向。
3在测量表面张力系数时注意时刻保持三线重合，直到水膜被拉破。