液体表面张力系数测定仪
表面张力系数的测定(实验报告)
实验三 表面张力系数的测定［实验目的］1. 学习FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪的使用方法；2. 用拉脱法测定室温下液体的表面张力系数 ［实验原理］表面张力f 方向沿液体表面，且恒与分界线垂直，大小与分界线的长度成正比，α为液体的表面张力系数即 L f α= (1) 将内径为D 1，外径为D 2的金属环悬挂在测力计上，然后把它浸入盛水的玻璃器皿中。
当缓慢地向上金属环时，金属环就会拉起一个与液体相连的水柱。
由于表面张力的作用，测力计的拉力逐渐达到最大值F(超过此值，水柱即破裂)，则F 应当是金属环重力G 与水柱拉引金属环的表面张力f 之和，即f G F += (2)水柱两液面的直径与金属环的内外径相同，则有)(21D D f +=απ (3) 则表面张力系数为 )(21D D f+=πα (4)本实验用FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪进行测量。
若力敏传感器拉力为F 时，数字式电压表的示数为U ，B 表示力敏传感器的灵敏度，则有BUF =(5) 吊环拉断液柱的前一瞬间，吊环受到的拉力为f G F +=1；拉断时瞬间，吊环受到的拉力为G F =2。
若吊环拉断液柱的前一瞬间数字电压表的读数值为U 1，拉断时瞬间数字电压表的读数值为U 2，则有BU U F F f 2121-=-= (6) 故表面张力系数为 BD D U U D D f)()(212121+-=+=ππα (7)［实验仪器］FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪、片码、铝合金吊环、吊盘、玻璃器皿、镊子 游标卡尺、纯净水、NaOH 溶液、电吹风 ［实验内容］1. 开机预热15分钟；2. 清洗玻璃器皿和吊环；3. 调节支架的底脚螺丝，使玻璃器皿保持水平；4. 测定力敏传感器的灵敏度①. 预热15分钟以后，在力敏传感器上吊上吊盘，并对电压表清零；②. 将7个质量均为0.5g 的片码依次放入吊盘中，分别记下电压表的读数U 0~U 7；再依次从吊盘中取走片码，记下读数U 7~U 0。
液体表面张力系数测定实验报告-液体表面系数实验报告
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fL （L 为圆形液膜的周长），则有2F mg L （2）所以2FmgL（3）圆形液膜的周长L 与金属圆环的平均周长,L 相当，若圆环的内、外直径分别为1,2D D 。
则圆形液膜的周长L ≈L ’=（D 1+D 2）/2 （4）将（4）式代入（3）式得12F mgD D （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U K F （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。
液体表面张力系数测量
2018/12/3
实验仪器
1、名称 液体表面张力系数测定仪 型号 FD-NST-1
2、砝码6个，每个质量0.500g
3、吊环: 挂环外径：3.500cm 挂环内径： 3.310cm
实验步骤
调节仪器水平（调三个水平调节螺母）； 调传感器高度和位置. 注意其水平。挂 上挂环后，让其处于升降台的中央；在 测量过程中不能变动。 挂上砝码托盘，调节电压表读数 （10.0—20.0mV间）. 实验完成后，检查砝码、镊子。请关电 源，到掉盘中水，收拾废纸。
水温：18 挂环内径：3.500cm 挂环外径：3.310cm
测定次数 U1（mV） 1 2 3 4 5 平均
U2 (mV)
思考与习题：
1、实验中用了什么方式测力？其基本原理是什么？ 2、水的表面张力系数与哪些因素有关？ 3、拉脱装置采用圆环相比其它形状有什么好处？ 4、拉脱装置若不干净，测量数据有什么变化？ 5、怎么判断测量中液面深度不一致对测量结果的影 响？ 6、怎么判断测量中拉脱装置圆环水平？ 7、表面张力系数系数测量除拉脱法，还可以用什么 方法
液体表面张力系数测量
一、实验内容 1) 标定力传感器的灵敏度； B=3.013×103 mV/N 2) 测量水的表面张力系数 水的表面张力系数=7.266×10-2 N/m
实验原理
方法和公式： 方法:拉脱法,毛细管升高法,液滴测重法 力传感器定标 : U FB A0 表面张力系数 测量公式:
注意事项
仪器开机需预热15分钟。 轻轻挂上吊环，必须调节好水平。 在旋转升降台时，尽量使液体的波动要 小。 工作室不宜风力较大，以免吊环摆动致 使零点波动，所测系数不正确。
表面张力系数
实验二液体表面张力系数的测定（用拉脱法）本实验介绍拉脱法测定液体表面张力系数。
拉脱法是一种直接测定法。
实验目的1．了解液体的表面张力系数测定仪的基本结构，掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法，计算该传感器的转换系数K。
2．观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,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。
实验仪器FB326型液体表面张力系数测定仪，游标卡尺。
FB326型液体表面张力系数测定仪是本实验所用主要仪器，主要组成有：底座；立柱；传感器固定支架；压阻力敏传感器；数字式毫伏表；有机玻璃液体容器（连通器）；标准砝码（砝码盘）；圆筒形吊环。
如图所示。
实验原理液体分子之间存在相互作用力，称为分子力。
液体内部每一个分子周围都被同类的其他分子包围，它所受到的周围分子的作用，合力为零。
而液体的表面层（其厚度等于分子的作用半径，约10 cm 左右）内的分子所处的环境跟液体内部的分子缺少了一半和它吸引的分子。
由于液体上的气相层的分子数很少，表面层内每一个分子受到向上引力比向下的引力小，－4）实验表明，α与液体种类、纯度、温度和液面上方的气体成分有关，液体温度越高，α值越小，液体含杂质越多，α值越小，只要上述条件保持一定，则α是一个常数，所以测量α时要记下当时的温度和所用液体的种类及纯度。
本实验的核心部分是准确测定mg F -，即圆筒形吊环所受到向下的表面张力，用326FB 型液体的表面张力系数测定仪测定这个力。
实验内容1．开机预热15分钟。
2．清洗有机玻璃器皿和吊环。
3．在有机玻璃器皿内放入被测液体。
4．将砝码盘挂在力敏传感器的钩上。
5．若整机已预热15分钟以上，可对力敏传感器定标，在加砝码前应首先读取电子秤的初读数0V （该读数包括砝码盘的重量），（注：对于加有调零装置的仪器，可以通过调节机箱后面的调零旋钮，使初读数为零）。
液体表面张力系数的测定
仪器使用注意事项
1． 金属吊环和盛待测液体的器皿须严格处理干净。 可用 NaOH 溶液洗净油污或杂质后， 用清洁水冲洗干净，并用热吹风烘干。 2．吊环水平须调节好，吊环倾斜会带来较大的误差。 3．仪器开机需预热 15 分钟。 4．在旋转升降台时，尽量使液体的波动要小。 5．工作室不宜风力较大，以免吊环摆动致使零点波动，影响测量。 6．力敏传感器使用时用力不宜大于 0.098N。过大的拉力传感器容易损坏。 7．实验结束须将吊环和玻璃器皿用清洁纸擦干，用清洁纸包好，放入干燥缸内。
思考题
1.实验中要求测量液膜即将拉断前一瞬间的电压值 U1 和拉断后的电压值 U 2 以得 到表面张力，为什么？ 2.实验过程中金属吊环不是水平拉出水面， 而是出现倾斜现象， 对实验结果有无影响？ 应如何避免？ 3.如果金属吊环沾有油污，对测量结果会产生什么样的影响？ 4.分析本实验的系统误差和随机误差，提出减少误差的改进方法。
3.12 液体表面张力系数的测定
液体表面张力是表征液体性质的一个参数，在表面物理、表面化学、医学等领域中有 重要的意义。测量液体表面张力系数的方法有多种，如拉脱法、毛细管法、滴定法等等。 本实验利用硅压阻式力敏传感器采用拉脱法测量。
实验目的
1.用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数； 2.了解硅压阻式力敏传感器的工作原理，学习力敏传感器的定标方法。
U KF
（3.12-3）
式中， 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。 实验中，液体表面张力可以由下式得到：
f (U 1 U 2 ) / K
(3.12-4)
K 为力敏传感器灵敏度，单位 V/N。U 1 , U 2 分别为即将拉断液柱时数字电压表读数以 及拉断时数字电压表的读数。
液体表面张力系数的测定 (2)
液体表面张力系数的测定
目的：
采用拉托法测量水的表面张力系数
器材：
液体表面张力系数测定仪、垂直调节台、硅压阻力敏传感器、铝合金吊环、吊盘、砝码、玻璃皿、镊子、游标卡尺
原理：
1、表面张力的大小和曲线的长度成正比
2、表面膜拉力大小：f=aΔl=а（2πr1+2πr2）=π（D1+D2）а
（D1、D2为圆环内外径，а为液面表面张力系数）
数字式电压表输出：F=（U1-U2）/B
（U1、U2为吊环拉断液柱前后电压表读数，B为力敏传感器灵敏度）
а=（U1-U2）/ [Bπ(D1+D2)]
步骤：
1、开机预热15分钟并清洗玻璃器皿和吊环
2、将砝码盘挂在力敏传感器的钩上，旋转调零旋钮调零。
在砝码盘依次加入
0.5g\1.0g\1.5g\2.0g\2.5g\3.0g和3.5g的砝码，并读出电压输出值。
用最小二乘法作直线拟合，求B
3、取下砝码盘和砝码，将吊环挂在力敏传感器的钩上。
玻璃皿内放入被测液体并将其安放在升降台上。
在测定a过程中逆时针转动升降台大螺旋帽使液面上升，当环下沿部分浸入液体中改为顺时针，观察环浸入液体的过程和现象。
记下拉断液柱面前一瞬的U1和拉断瞬间的U2。
实验九-液体表面张力系数的测定
实验九液体表面张力系数的测定液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数．测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一．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．用拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器要求较高，由于用拉脱法测量液体表面的张力约在1×10-3～1×10-2 N之间，因此需要有一种量程范围较小，灵敏度高，且稳定性好的测量力的仪器．近年来，新发展的硅压阻式力敏传感器张力测定仪正好能满足测量液体表面张力的需要，它比传统的焦利秤、扭秤等灵敏度高，稳定性好，且可数字信号显示，利于计算机实时测量，为了能对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解，在对水进行测量以后，再对不同浓度的酒精溶液进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随液体浓度的变化而变化的现象，从而对这个概念加深理解。
实验目的1．用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数2．学习力敏传感器的定标方法实验仪器DH607液体表面张力系数的测定仪，吊环，砝码盘，砝码，镊子，玻璃器皿实验原理测量一个已知周长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(1)式中，为脱离力，D1，D2分别为圆环的外径和内径，为液体的表面张力系数．测量金属片从待测液体表面脱离时需要的力，对金属环进行受力分析，液膜拉断之前金属环的受力表达式为:式中:F为向上的拉力, mg为金属环的重力,为液体的表面张力,为与竖直方向的夹角。
液膜拉断瞬间,,。
液膜拉断后有, 则(2)F可由硅压阻式力敏传感器测出，是此实验的关键。
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，所加外力与输出电压大小成正此，即U= K F (3)式中，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。
大学物理实验表面张力系数测定
3、整理仪器；
数据记录
数据处理1
图1 力敏传感器的定标
数据处理2
思考题
1、实验前为什么要对力敏传感器定标？
参考值
1、液体表面张力系数：
2、拉脱法测量液体表面张力系数：
3、力敏传感器测量拉力的原理：
4、表面张力的测量与公式推导：
4、表面张力的测量与公式推导：
4、表面张力的测量与公式推导：
实验器材
DH4607型液体表面张力系数测定仪； 力敏传感器； 0.0005kg砝码（7个）； 镊子； 砝码盘； 圆形吊环； 玻璃皿；
实验装置
实验步骤1
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）； （3）在砝码盘中分别加入等质量mi（每个砝码 0.0005kg）的砝码，记录对应质量下的电压表读 书Ui，填入表1； （4）用作图法做直线拟合，求出传感器灵敏度K；
液体表面张力系数的测量
实验目的
1、用砝码对力敏传感器进行定标，计算该 传感器的灵敏度； 2、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数方 法； 3、学会双变量数据处理方法；
实验原理
1、液体表面张力系数： 2、拉脱法测量液体表面张力系数： 3、力敏传感器测量拉力的原理： 4、表面张力的测量面逐渐下降，
金属环片和液面间形成一环状液膜
拉液膜记数据
继续下降液面，测量出环状液膜拉断前 和拉断后一瞬间数字电压表读数值
接通电源将仪器预热15分钟挂物体电源在后面在传感器横梁端头小钩上挂上砝码盘调节调零旋钮使数字电压表显示为零000在砝码盘中分别加上等质量的砝码记录数字电压表的读数值将金属状吊片挂在传感器的小钩上观察环调节玻璃器皿下的升降台使其渐渐上升将环片的下沿部分全部浸泡于待测液体待测液体升降调节螺母反向调节升降台使液面逐渐下降金属环片和液面间形成一环状液膜拉液膜记数据继续下降液面测量出环状液膜拉断前和拉断后一瞬间数字电压表读数值
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液体表面张力系数测定仪
【思考题】
1．实验前，为什么要清洁吊环
表面张力与水的纯净度有关.一般而言,水越纯净,就越接近其真实的表面张力.若有油污和杂质符在吊环上面，而油污和杂质对生成的薄膜都造成一定影响，试验中拉断液柱的高度也会改变，从而影响实验结果，所以要清洁吊环。
2．为什么吊环拉起的水柱的表面张力为f= (D1+D2)
3．当吊环下沿部分均浸入液体中后，旋转大螺帽使得液面往下降，数字电压表的示数如何变化
4.表2的△U包含了被圆环所提起的液体重量对力敏传感器作用力所产生的电压输
出部分，如果不考虑所提起的液体重量影响，该如何做呢
5、液体表面张力系数的测定时为什么要预热
该仪器使用精密电子元件[电磁传感器，A/D转换电路，精密电阻和电容]制作，电路中的电子元件都有一个关键的技术参数[温度系数]就是元件通电工作时会随着时间的延长而产生温度变化，温度的变化所产生的技术参数变化的误差越小越好。
电子元件在通电工作一段时间后，它的各项参数就基本可以稳定了，这时进行电子测量是最精确的。
所以，精密的电子测量仪器都需要通电预热时间的。
6、液体表面张力系数的测定实验中，铝合金吊环有一定高度，为什么测液体表面张力时
吊环浸入液体不宜太深
测表面张力时吊环是靠张力漂浮在液体上的。
如果浸没太深，会产生一部分浮力，使误差较大。