表面张力的测定实验报告分析
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 。
表面张力实验报告
表面张力实验报告表面张力实验报告一、实验目的1.了解表面张力的概念及计算方法2.掌握不同液体的表面张力测量方法3.理解表面张力和物体的接触角之间的关系二、实验原理表面张力是指液体分子表面膜的作用力，与液体分子的相互作用力相比，表面张力很大。
当液体借助其他液体或固体的作用下处于一定形态时，分子表面成为液面，而液体内部则是相对静止，分子间作用力平衡。
液体几何中心以上的各个部分受到的分子作用力都有平衡态，而液面碰到其他物体的部分，其内部分子作用则不平衡，形成了表面张力。
表面张力可以通过落体法、张力等方法测量。
落体法是指用一根细管吊住一小滴液体进行测量，液滴会受到自身重力、管壁摩擦阻力和空气阻力等力的作用，最后达到一个相对平衡的状态，从而可以通过一定的公式计算出液体的表面张力。
张力法的实验原理是，将两片玻璃或金属相互并拢，中间夹上液体样品，通过液面上升高度和表面张力的关系计算出液体的表面张力。
三、实验器材和试剂实验器材：常温实验室、蒸馏水、较硬的不溶于水的新鲜橙皮、玻璃针管、镊子、皮尺、显微镜(口径高50倍)等。
试剂：蒸馏水、甘油、乙醇、正丁醇。
四、实验步骤1.用显微镜对橙皮的表面进行观察，测试表面凹凸不平的程度，然后选取一小块大小适中的橙皮表面。
2.控制玻璃针管内的升量，让有水的钟面维持一定角度后在橙皮表面上轻轻接触并抽成一小圈限制水滴扩散，当玻璃针管不接触表面时，水滴呈近似半球形，与橙皮之间的接触角为θ。
3.使用镊子和皮尺测量液滴半径r及琼脂柱升高d，计算相对位置差h=d/rR，以及水的表面张力γ。
4.重复以上操作，每种液体均要测试三次，并取平均值，最后得到每种液体的表面张力。
五、实验结果及分析1.液滴的接触角与液体表面张力的关系在本实验中，我们观察到当水接触到橙皮表面时，水滴的表面高度比橙皮表面低了很多，表明水滴在橙皮表面的接触角很小，水分子之间的相互作用很强。
2.不同液体的表面张力表面张力受到分子之间力和温度的影响，实验结果显示水的表面张力为74.155mN/m，甘油、正丁醇和乙醇的表面张力分别为50.2mN/m、30.3mN/m和22.36mN/m。
表面张力实验报告
表面张力实验报告表面张力是液体分子间的相互作用力，是液体表面上的一种特殊现象。
本实验旨在通过测定液体表面张力的大小，探究不同因素对表面张力的影响。
实验仪器与试剂：1. 表面张力仪。
2. 试验液，蒸馏水、酒精、肥皂水。
3. 毛细管。
4. 电子天平。
实验步骤：1. 调节表面张力仪，使其水平放置并稳定。
2. 用毛细管吸取试验液，使其悬于表面张力仪的槽中。
3. 记录试验液受到的重力，根据重力的大小计算出表面张力的大小。
4. 重复以上步骤，分别用蒸馏水、酒精和肥皂水进行实验。
实验结果与分析：经过实验测定，我们得到了不同液体的表面张力大小。
蒸馏水的表面张力较大，而酒精的表面张力较小，肥皂水的表面张力则介于两者之间。
这与液体分子间的相互作用力有关，分子间相互吸引力越大，表面张力也越大。
实验中还发现，温度对表面张力也有一定影响。
随着温度的升高，液体的表面张力会降低。
这是因为温度升高会使液体分子的热运动增强，分子间的相互作用力减弱，从而导致表面张力的减小。
结论：通过本次实验，我们深入了解了表面张力的特性和影响因素。
表面张力是液体表面特有的一种性质，液体分子间的相互作用力决定了表面张力的大小。
同时，温度对表面张力也有一定影响。
这些知识不仅有助于我们更好地理解液体的性质，也对实际生活和工程应用具有一定的指导意义。
在今后的学习和工作中，我们将进一步探究表面张力的相关知识，不断拓展实验内容，提高实验水平，为科学研究和工程技术的发展做出更大的贡献。
通过本次实验，我们不仅获得了实验数据，更重要的是增加了对表面张力的理解，培养了实验操作能力和科学研究精神。
希望在今后的学习和工作中，能够继续努力，不断提高自己的实验技能和科学素养，为科学事业的发展贡献自己的力量。
溶液表面张力的测定实验报告
溶液表面张力的测定实验报告一、实验目的1、掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的原理和方法。
2、测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和表面活性剂分子的横截面积。
3、了解表面张力与溶液浓度之间的关系，加深对表面化学基本概念的理解。
二、实验原理1、表面张力在液体内部，每个分子都受到周围分子的吸引力，合力为零。
但在液体表面，分子受到指向液体内部的合力，使得液体表面有自动收缩的趋势。
要增大液体的表面积，就需要克服这种内聚力而做功。
在温度、压力和组成恒定时，增加单位表面积所做的功即为表面张力，用γ表示，单位为 N·m⁻¹或 mN·m⁻¹。
2、最大气泡压力法将毛细管插入待测液体中，缓慢打开滴液漏斗的活塞，让体系缓慢减压。
当压力差在毛细管端产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就会从毛细管口逸出。
此时，气泡内外的压力差最大，这个最大压力差可以通过 U 型压力计测量得到。
根据拉普拉斯方程：＼（＼Delta p ＝＼frac{2\gamma}｛r}＼）其中，＼（＼Delta p\）为最大压力差，＼（r\）为毛细管半径，＼（＼gamma\）为液体的表面张力。
对于同一根毛细管，＼（r\）是定值。
只要测出\（＼Delta p\），就可以算出液体的表面张力\（＼gamma\）。
3、表面吸附与吉布斯吸附等温式在一定温度下，溶液的表面张力随溶液浓度的变化而变化。
当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质在表面层中的浓度比溶液内部大，称为正吸附；反之，当溶质能升高溶剂的表面张力时，溶质在表面层中的浓度比溶液内部小，称为负吸附。
吉布斯吸附等温式为：＼（＼Gamma ＝＼frac{1}｛RT}＼frac{d\gamma}｛dC}＼）其中，＼（＼Gamma\）为表面吸附量（单位：mol·m⁻²），＼（R\）为气体常数（＼（8314 J·mol⁻¹·K⁻¹\）），＼（T\）为绝对温度，＼（C\）为溶液浓度，＼（＼frac{d\gamma}｛dC}＼）为表面张力随浓度的变化率。
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。
表面张力实验报告
表面张力实验报告表面张力实验报告一、实验目的：1. 了解表面张力的概念和性质；2. 探究影响表面张力的因素；3. 学习使用测表面张力的方法。
二、实验原理：1. 表面张力指的是液体表面的分子之间存在相互吸引的力，使液体表面呈现出一定的弹性和抗扩散的性质；2. 影响表面张力的因素有液体的种类、温度、纯度以及溶质的存在等；3. 实验中常用的方法有破纹法和测菲涅耳透镜方法。
三、实验仪器和材料：1. 实验仪器：表面张力测量仪、电子天平；2. 实验材料：蒸馏水、医用液体酒精、玻璃坩埚、螺丝扣、草签。
四、实验步骤：1. 实验前准备：清洁仪器，准备所需的实验材料；2. 测量蒸馏水的表面张力：将蒸馏水倒入玻璃坩埚中，再将其缓缓注入表面张力测量仪中的导管，使水面与上方的游标齐平。
记录导管上升时的水面高度差，计算出表面张力的值；3. 测量医用液体酒精的表面张力：同样的方法进行测量，并记录数据；4. 测量温度对表面张力的影响：用温水加热蒸馏水，然后测量新的表面张力值；5. 测量不同溶质对表面张力的影响：向蒸馏水中加入少量食盐溶液，再次测量表面张力。
五、实验结果与分析：1. 蒸馏水的表面张力为XX N/m，医用液体酒精的表面张力为XX N/m；2. 温度升高后，蒸馏水的表面张力降低，表明温度对表面张力有影响；3. 加入少量食盐溶液后，蒸馏水的表面张力下降，表明溶质的存在会降低表面张力。
六、实验总结：1. 表面张力是液体表面分子间相互作用力的体现，对液体的性质和行为有影响；2. 温度的升高会导致表面张力降低，溶质的存在也会使表面张力下降；3. 实验中使用的测表面张力的方法能够较准确地测量表面张力。
七、存在问题与改进意见：1. 实验过程中需保持仪器和材料的清洁，以避免外界因素对实验结果的影响；2. 对实验结果的分析和交流应更加深入，以提高对实验原理的理解。
八、参考文献：1. XX. 表面张力实验及原理. XX大学期刊，XX（1），XX-XX.2. XX. 表面张力的实验教学. 实验教学月刊，XX（2），XX-XX.以上为表面张力实验报告的简要内容，供参考。
表面张力的测定实验报告
表面张力的测定实验报告表面张力的测定实验报告引言：表面张力是液体分子之间相互作用力的一种表现形式，是液体分子间吸引力的结果。
表面张力的测定对于研究液体性质、液滴形成和液体表面现象具有重要意义。
本实验旨在通过测定不同液体的表面张力，探究液体分子间相互作用力的差异，并了解表面张力对液体特性的影响。
实验材料与仪器：1. 三种不同液体：水、酒精、甘油2. 试管3. 滴管4. 皮尺5. 密度计实验方法：1. 实验前将试管清洗干净，以避免杂质对实验结果的影响。
2. 分别取一定量的水、酒精和甘油，注入三个试管中。
3. 将试管放在水平桌面上，注意保持试管外壁干燥。
4. 使用滴管，逐渐向试管中滴加液体，直到液体溢出试管口为止。
记录滴加液体的滴数。
5. 重复上述步骤3-4，每种液体进行三次测定，取平均值。
实验结果与数据处理：根据实验方法得到的滴加液体的滴数，可以计算出液体的表面张力。
根据液体表面张力的公式，表面张力=密度×重力加速度×滴数/滴液体积，可以得到不同液体的表面张力值。
通过对实验数据的处理，可以得到以下结论：1. 水的表面张力最大，酒精次之，甘油的表面张力最小。
这是因为水分子之间的氢键作用力较强，导致表面张力较大；酒精分子之间的作用力较弱，表面张力较水小；甘油分子之间的作用力最弱，表面张力最小。
2. 表面张力与液体的分子间相互作用力有关。
分子间相互作用力越强，表面张力越大；相反，作用力越弱，表面张力越小。
3. 表面张力对液体的性质有一定影响。
表面张力大的液体，易形成液滴，不易湿润固体表面；表面张力小的液体，不易形成液滴，易湿润固体表面。
讨论与改进：本实验通过测定不同液体的表面张力，探究液体分子间相互作用力的差异，并了解表面张力对液体特性的影响。
然而，由于实验条件的限制，实验结果可能存在一定误差。
为提高实验的准确性和可靠性，可以进行以下改进：1. 增加实验重复次数，取平均值，减小误差。
2. 使用更精确的仪器，如精密滴管和数字密度计，提高测量的准确性。
液体表面张力系数的测定实验报告数据
液体表面张力系数的测定实验报告数据一、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、加深对液体表面张力现象的理解。
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一张拉紧的弹性膜，具有收缩的趋势。
这种沿着液体表面，垂直作用于单位长度上的力称为表面张力。
设想在液面上作一长为＄L$ 的线段，那么表面张力的大小＄f$ 就与线段长度＄L$ 成正比，即：＼f ＝＼alpha L\其中，比例系数＄＼alpha$ 称为液体的表面张力系数，其单位为＄N/m$。
在本实验中，我们采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
将一洁净的金属圆环水平地浸没于液体中，然后缓慢地拉起圆环，当圆环即将脱离液面时，表面张力垂直向下作用于圆环，且大小为：＼F ＝（m_{1} ＋ m_{2}）g ＋ f\其中，＄m_{1}＄为圆环的质量，＄m_{2}＄为圆环所沾附液体的质量，＄g$ 为重力加速度。
当圆环刚刚脱离液面时，＄f$ 达到最大值，此时：＼F ＝（m_{1} ＋ m_{2}）g\由于所沾附液体的质量＄m_{2}＄不易直接测量，可通过测量圆环内外直径＄D_{1}＄、＄D_{2}＄，由公式：＼m_{2} ＝＼pi （D_{1} ＋ D_{2}）＼sigma h\计算得出，其中＄＼sigma$ 为液体的密度，＄h$ 为拉起的液膜高度。
三、实验仪器焦利秤、砝码、游标卡尺、金属圆环、纯净水、温度计等。
四、实验步骤1、安装好焦利秤，调节底座水平，使秤框能上下自由移动。
2、测量金属圆环的内外直径＄D_{1}＄、＄D_{2}＄，各测量六次，取平均值。
3、挂上砝码盘，调节焦利秤的零点。
4、将金属圆环洗净，用纯净水冲洗后，挂在焦利秤的小钩上。
5、调节升降旋钮，使圆环缓慢下降，浸没于水中，注意保持水平。
6、然后缓慢上升，观察圆环即将脱离液面时的示数，记录此时的拉力＄F$。
7、测量水温，记录温度值。
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浙江万里学院生物与环境学院
化学工程实验技术实验报告
实验名称：溶液表面张力的测定
（1）实验目的
1、掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术
2、通过对不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能和表面吸附量关系的理解
3、学习使用Matlab处理实验数据
（2）实验原理
1、表面自由能：从热力学观点看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使
体系总的自由能减小的过程。
如欲使液体产生新的表面A ∆，则需要对其做功。
功的大小应与A ∆成正比：-W=σA ∆
2、 溶液的表面吸附：根据能量最低原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶
质的浓度应比溶液内部大，反之，溶质使溶液的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。
这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。
显然，在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。
Gibbs 用热力学的
方法推导出它们间的关系式 T c
RT c )(∂∂-=Γσ
(1)当0
<⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T
c σ时，Γ>0，溶质能减少溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度，称为正吸附，此类物质叫表
面活性物质。
（2）当0
>⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T c σ时，Γ<0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面
层的浓度小于内部的浓度，称为负吸附，此类物质叫非表面活性物质。
由
T
c RT c )(∂∂-
=Γσ
可知：通过测定溶液的浓度随表面张力的变化关系可以求得不同浓
度下溶液的表面吸附量。
3、 饱和吸附与溶质分子的横截面积：吸附量Γ浓度c 之间的关系，有Langmuir
等温方程式表示：c
K c
K ·1·+Γ=Γ∞
4、 最大泡压法：
（3） 实验装置与流程：将燃烧热实验的主要设备、仪器和仪表等
按编号顺序添入图下面相应位置：
图11－4
最大气泡法测表面张力装置
1． 恒温套管 2． 毛细管 3．数字式微压差测量仪 4． 滴液瓶 5． 烧杯 6．连接橡皮管
（4） 简述实验所需测定参数及其测定方法：
1、测定各浓度试剂在25℃的压强，
2、根据σ/∆P=K ，可用蒸馏水的压强差求出K 值，也
就是毛细管常数。
3、根据σ/∆P=K ，可求出各浓度的σ值。
4、通过excel 作c σ-图，作c -c
Γ
图，可根据Г∞=1/K ，求出饱和吸附量的值。
（5） 实验操作要点：
溶液浓度的准确性和所用毛细管、恒温套管的清洁程度。
因此除事先用热的洗液
清洗它们以外，每改变一次测量溶液必须用待测的溶液反复洗涤它们，以保证所测量的溶液表面张力与实际溶液的浓度相一致。
并控制好出泡速度、平稳地重复出现压力差。
而不允许气泡一连串地出。
洗涤毛细管时切勿碰破其尖端，影响测量。
温度对该实验的测量影响也比较大，实验中请注意观察恒温水浴的温度，溶液加入测量管后恒温10min 后再进行读数测量。
二、 实验操作及原始数据表（20分）
1、 记录数据表格：
压差读
数KPa -0.422
-0.470 -0.445 -0.397 -0.378 -0.331 -0.313 -0.285
2、25℃时水的表面张力为σ＝71.97×10-3N ·m -1，以σ/∆P=K 求出所使用的毛细管常数。
K=P
∆σ
=422.01097.713-⨯-= -0. 1705
三、 数据处理结果（30分）
作正丁醇的c σ-图
作正丁醇吸附等温线
Г∞正丁醇饱和吸附量
Г∞正丁醇饱和吸附量：Г∞=1/K=1÷0.7372=1.356
正丁醇分子截面积So=1/Г∞
~
N(
~
N为阿佛加得罗常数)。
So=1/Г∞
~
N=0.7372⨯6.02⨯1023=4.438⨯1023
容量瓶编号12345678
溶液浓度
mol·dm-3
00.010.0250.050.100.150.200.25
压差读数KPa-0.422-0.47
-0.44
5
-0.39
7
-0.37
8
-0.33
1
-0.31
3
-0.28
5
正丁醇水溶液
σ *10-3
71.97 80.14 75.87 67.69 64.45 56.44 53.37 48.59 正丁醇水溶液
Γ*10-5
0 56.05 135.9 258.3 466.7 632.4 761.6 860.0 正丁醇水溶液
的c/Γ(102)
0 0.1784 0.1840 0.1936 0.2143 0.2372 0.2626 0.2907
σ
2
= K×∆P2= - 0.1705×-0.470=80.14×10-3N·m-1
σ
3
= K×∆P3= - 0.1705×-0.445=75.87×10-3N·m-1
σ
4
= K×∆P4= - 0.1705×-0.397=67.69×10-3N·m-1
σ
5
= K×∆P5= - 0.1705×-0.378=64.45×10-3N·m-1
σ6= K ×∆P 6= - 0.1705×-0.331=56.44×10-3N ·m -1 σ7= K ×∆P 7= - 0.1705×-0.313=53.37×10-3N ·m -1 σ8= K ×∆P 8= - 0.1705×-0.285=48.59×10-3N ·m -1
T c
RT c )(2∂∂-
=Γσ
=63.79×105-mol ·m -2
四、 思考讨论题（20分）
1. 溶液表面上的“吸附”现象是怎样表现的？为什么会出现溶液表面的吸附现象？
答：在溶液的表面层中的物质浓度与溶液内部物质浓度不同的现象叫“吸附”。
出现表面吸附现象的原因是能量最低原理
2. 液体的表面张力大小与哪些因素有关？
答：与该液体所处的温度、压力、液体的组成以及与之共存的另一相的组成有
3. 用最大气泡压力法来测量表面张力时，毛细管尖端为何要刚好接触液面？ 答：如果毛细管尖端插入液下，会造成压力不只是液体表面的张力，还有插入部分液体的压力。
4. 本实验结果准确与否关键决定哪些因素？
答：本实验结果准确的关键在于仪器必须洗涤清洁，毛细管应保垂直，其端部应保持平整，溶液恒温后，体积略有改变，应注意毛细管平面与液面接触处要相切。
控制好出泡速度、平稳地重复出现压力差。
5. 本实验在数据处理过程中引入误差较大的处理是什么？
答：通过作图获得T c ⎪⎭⎫
⎝⎛∂∂σ：1、将实验点连成平滑的曲线；2、过曲线上点作曲线
的切线；3、由切线的斜率得到偏导数的值。