表面张力及其检测方法
实验十二 表面张力的测定
F l
(29-1)
比例系数 称为液体的表面张力，它表示单 位长线段两侧液体的相互作用力．表面张力 的单位为N· m-1．
如图29-2所示，在一金属框P中间拉一金 属细线ab．将框及细线浸入水中后慢慢地将 其拉出水面，在细线下面将带起一水膜，当 水膜将被拉直时，
则有
F W 2 l ldh g (29-2)
原理
液体的表面有如张紧的弹性薄膜，都有 收缩的趋势，所以液滴总是趋于球形．如图 中的肥皂薄膜，如果从中心将膜刺破，由于 膜的收缩，线被拉成圆形． 这说明液体表面内存在一 种张力，存在于极薄的表 面层内，而且不是由于弹 性形变引起的，此力被称 为表面张力．
设想在液面上作一长为 l 的线段，则张 力的作用表现在线段两侧液面以一定的力F相 互作用，而且力的方向恒与线段垂直，其大 小与线段长 l 成正比，即
注意事项 1.水的表面若有少许污染，其表面张力将有 明显的变化，因此，玻璃皿中的水及金属丝 必须保持十分洁净，不许用手触摸玻璃皿的 里侧租金属框，也不要用手触及水面． 每次实验前要用酒精擦拭玻璃皿和金属框， 并用蒸馏水冲洗． 2.测表面张力时，动作要慢，又要防止仪器 受震动，特别是水膜要破裂时，
回答问题
1.说明为使你测出的表面张力能有三位有 效数字，对所用弹簧的劲度系数应有何要求? 2.说明慢慢向上拉金属丝的过程中，拉力F 变化的情况． 3.如果金属丝不清洁会给测量 带来什么 影响?所测值偏大还是偏小?为什么? 4.查一下资料，对此实验不用弹簧秤，还 有什么装置可用?
增重读数
减重读数
平均数
0.5g
1.0g 1.5g 2.0g 2.5g
3.0g
3.5g
2．测量(F一W)和h 将盛有纯水的玻璃皿放在平台上，使金 属框P浸入水中，调节平台上下位置，配合调 节E，使三线对齐，选定参考零点．继续用一 只手慢慢调节E使弹簧向上伸长，另一只手慢 慢旋转S使玻璃皿下降，在这个过程中要保持 G始终在零点处不动．当金属丝ab刚好达到 水面时，用游标卡尺记下旋钮S的位置s1．继 续转动E和S，直至水膜破裂为止，记下B柱 上的刻度值为L0和旋钮S的位置s2．
实验 表面张力的测定1
实验液体表面张力的测定-------拉环法测定溶液的表面张力一、实验目的1.掌握拉环法表面张力仪测定表面张力的原理和技术。
2.通过对不同浓度待测溶液表面张力的测定,加深对表面张力、表面自由能、表面张力和吸附量的关系的理解。
3.了解影响表面张力的因素。
二、实验设备界面张力仪一套(JZHY-180型) 移液管待测溶液容量瓶酒精灯或铬酸溶液滤纸烧杯三、实验原理拉环法是应用相当广泛的方法,它可以测定纯液体及溶液的表面张力,也可以测定液体的界面张力.界面张力仪是一种用物理方法测试液体的表面和液体与液体之界面张力的仪器.当铂金环与液面接触后,再慢慢向上提升,则因液体表面张力的作用而形成一个液体的圆柱,如图所示,这时向上的总拉力p将与此液柱的质量相等,也与内外两边的表面张力之和相等,即W=mg=2πσ'R+2πσ('R+2r)= 4πσ('R+r)= 4πσR(1) 式中: m为液柱的质量; 'R为环的内半径; r为环丝半径;R为环的平均内径,即R='R+r; σ为液体的表面张力但(1)式是理想的情况,与实际不相符合,因为被拉起的液体并非是圆柱形的,而是如图所示.实验证明,环拉起的液体的形状是R3/V和R/r的函数,同时也是表面张力的函数.因此式(1)必须乘以一个校正因子F才能得到正确的结果.σ=MF式中,M为膜破裂时刻度盘读数,mN/m.F=+0.07250M: 显示的读数指mN/m C: 环的周长R: 环的半径D: 下相密度d: 上相密度r: 铂金丝的半径在此实验中C=6.00cm R=0.955cm r=0.03cmD为液体的密度d是气体的密度所以调整因子简化为0.07250F=四、实验步骤1. 配置0.50mo l L-1和0.60mo l L-1正丁醇水溶液各100ml.然后,再利用已配置好的这两个浓溶液配置下列浓度的稀溶液各50ml: 0.02mo l·L-1、0.05mo l·L-1、0.10mo l·L-1、0.20mo l·L-1、0.30mo l·L-1、0.40mo l·L-1.2. 将界面张力仪放在不振动且平稳的地方,然后调到水平状态.3. 将铂金环和玻璃杯进行清洗,去除掉污垢和杂质.4. 用少量待测溶液倘洗玻璃杯,然后将待测溶液注入玻璃杯中，深度约为20~25mm,并将玻璃杯置于样品座上。
实验二用焦利氏秤测定液体的表面张力
实验二用焦利氏秤测定液体的表面张力实验二：用焦利氏秤测定液体的表面张力一、实验目的1.掌握用焦利氏秤测量液体表面张力的原理和方法。
2.通过实验观察和理解液体表面张力的现象和规律。
二、实验原理液体表面张力是指液体表面分子之间的相互吸引力，是液体内部分子之间的凝聚力作用于液体表面的结果。
表面张力的大小反映了液体分子间的相互吸引程度。
焦利氏秤是测量液体表面张力的一种常用仪器，其原理是利用弹簧秤测量微小形变时的弹力，通过已知弹簧常数和形变量计算出表面张力。
三、实验步骤1.准备实验器材：焦利氏秤、三角支架、尺子、纸巾、待测液体（如水、乙醇等）。
2.将焦利氏秤挂在三角支架上，调整焦利氏秤的零点。
3.用纸巾擦拭焦利氏秤的金属片，将其插入待测液体中，待稳定后读取弹簧秤的示数（注意读取时要消除振动）。
4.用尺子测量金属片在液体中的深度h。
5.重复步骤3和4三次，取平均值。
6.根据公式计算表面张力。
四、实验结果与分析1.实验结果：在实验过程中，我们得到了待测液体（如水）的表面张力数值。
根据实验数据，可以发现不同液体的表面张力存在差异。
例如，水的表面张力较大，而乙醇的表面张力较小。
这表明不同液体的分子间相互吸引力存在差异。
2.结果分析：表面张力的大小与液体的性质、温度等因素有关。
例如，水分子间的氢键较强，因此水的表面张力较大。
通过实验，我们可以深入理解液体表面张力的性质和规律，为后续的理论学习和应用打下基础。
五、实验结论本实验通过使用焦利氏秤测定液体的表面张力，验证了液体表面张力的存在和测量方法。
实验结果表明，不同液体的表面张力存在差异，反映了液体分子间的相互吸引力。
通过实验，我们深入理解了液体表面张力的性质和规律，为后续的理论学习和应用提供了有益的实践经验。
同时，实验也锻炼了我们的实验技能和观察能力，提高了我们的科学素养和实践能力。
六、思考与探讨1.在实验过程中，如何保证测量结果的准确性？例如，如何消除振动对测量结果的影响？2.除了使用焦利氏秤，还有哪些方法可以测定液体的表面张力？其优缺点是什么？3.在实际应用中，液体表面张力有哪些现象和规律？例如，在自然界中存在的露珠、雨滴等现象与液体表面张力有何关系？4.能否通过实验探究温度对液体表面张力的影响？如果可以，应如何设计实验方案？5.在工业生产和日常生活中，液体表面张力有哪些应用？例如，在制作化妆品、涂料等领域中与液体表面张力相关的现象和规律有哪些？。
表面张力测定与表面活性剂
06
表面活性剂的安全与环保问题
生物降解性
生物降解性
表面活性剂的生物降解性是指其在自然环境中被微生物分解的能力。理想的表面活性剂应具有良好的生物降解性，以 减少对环境的长期影响。
03
表面活性剂在工业中的应用
洗涤剂
01
表面活性剂在洗涤剂中起到关键作用，能够降低水的表面张力， 使油污和污渍更容易被去除。
02
洗涤剂中的表面活性剂能够形成泡沫，增加与污渍的接触面积，
提高清洁效果。
表面活性剂的种类和浓度对洗涤剂的性能和效果有重要影响，
03
需要根据不同的洗涤需求选择合适的表面活性剂。
和分散能力。
界面张力仪法具有测量精度 高、适用范围广等优点，但 需要特殊仪器和操作技巧， 成本较高。
05
表面活性剂的合成与制备
硫酸化法
硫酸化法是一种常用的表面活性剂合成方法，通过将醇或酚 与硫酸反应，再经过中和、洗涤、干燥等步骤得到硫酸化物 。该方法具有反应条件温和、设备简单、产品性能稳定等优 点，广泛应用于工业生产。
02
表面活性剂在涂料中起到润湿 、分散和稳定的作用，有助于 颜料和填料的均匀分散，提高 涂料的遮盖力和附着力。
03
油漆与涂料中使用的表面活性 剂需要具有耐水、耐油和耐化 学腐蚀等性能，以确保涂层的 持久性和稳定性。
纺织工业
在纺织工业中，表面活性剂用于 处理纤维和织物，以提高其柔软
性、抗皱性和抗静电性能。
02
表面活性剂的种类与性质
阴离子型表面活性剂
总结词
胶体与界面科学中的表面张力测量与分析
胶体与界面科学中的表面张力测量与分析一、引言表面张力是胶体与界面科学中一个重要的基本概念。
表面张力的大小和分布，是水接触角和粘附力等性质的决定因素。
因此，准确测量表面张力是研究各种材料的物理化学性质，特别是液体的性质的重要手段。
本文着重探讨胶体与界面科学中表面张力测量与分析。
二、表面张力的定义表面张力指的是介质的表面上每一单位长度的作用力，单位是力/长度（或N/m）。
如液体表面有表面张力，相当于在液体表面上每一小段长为L的领域内，液体的表面上有一等于Lγ的力，其中γ是表面张力系数。
三、表面张力测量方法目前，测量表面张力的方法很多，这里主要介绍常见的四种方法。
1、静滴法静滴法是最常见和最基础的测量表面张力的方法之一。
静滴法是将一根极细的玻璃管（内径约0.5mm）的一端，在液体表面浸渍，然后慢慢提起，直到液滴从管口开始滴落。
在这个滴过程中，液滴的大小与管子的内径密切相关，而管子的内径是可以测量得到的。
因此，可以通过测量液滴的长度和内径，计算得到表面张力。
2、动滴法动滴法类似于静滴法，只是在提起玻璃管时套上了一个测力传感器。
液滴滴落的瞬间，就可以测量到产生的拉力，根据液滴大小、管子内径和液体与空气之间的表面张力计算表面张力。
3、浮力法在浮力法中，用力把一个环状的铝环或链条沿着另一个环状的器具上下移动，同时浸入液体表面，从而形成一个小静水位。
随着环状器具向上移动，撑起小水位的力就不断增加，直到超过表面张力。
超过表面张力时，小静水位会瞬时变形，浮力法可以通过测量不同条件下小静水位的变形来测量表面张力。
4、珠重法使用珠重法时，首先在液体表面放置一个小珠子，然后用显微镜观察小珠子在液面上的位移。
由于珠子在液体表面会受到表面张力的作用，因此珠子的位置变化量能够反映表面张力的大小。
珠重法适用于测量高粘度的液体和低粘度的分散液相，但不适用于含有气体的液体。
四、表面张力的影响因素液体表面张力大小主要受到以下因素的影响。
金属表面张力的测试_解释说明以及概述
金属表面张力的测试解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在材料科学和工程领域中，金属表面张力的测试是一项重要的研究内容。
金属表面张力是指液体与金属表面之间相互作用力的测量值，它对液滴形状、润湿性和许多实际应用领域都具有重要影响。
了解和掌握金属表面张力的测试方法以及其意义与影响因素对于材料表面性能改良、新材料研发、涂覆技术等方面具有重要意义。
1.2 文章结构本文将首先介绍金属表面张力的测试方法，包括静态方法和动态方法。
然后详细解释说明金属表面张力对液滴形状的影响以及与润湿性之间的关系。
接下来，将探讨金属表面张力在不同领域中的应用和实际意义。
最后，将比较和评价常见的金属表面张力测试技术，并得出结论。
1.3 目的本文旨在全面介绍金属表面张力的测试方法，并深入解释说明其在不同方面中的意义、影响因素以及应用领域。
通过对不同测试技术的比较和评价，希望提供给读者选择适用于其研究或实际应用的金属表面张力测试方法的参考依据。
最终达到加深对金属表面张力的理解和应用的目的。
2. 金属表面张力的测试:2.1 什么是金属表面张力:金属表面张力指的是金属固体表面存在的液体颗粒间相互引起的一种力，即液滴在固体表面上形成时所受到的内聚力。
它代表了液滴与固体之间的相互作用程度，通常以能够抵消液滴自身的重力而使其保持球形状态时，所需施加在单位长度上的最小力量来衡量。
2.2 测试方法一: 静态方法:静态方法是一种常见且简便的测试金属表面张力的方法。
该方法通过将液体放置在待测金属表面上，并观察其形状、尺寸和受外界影响变化情况来评估金属表面张力大小。
常用静态测试方法有接触角测量法和浸渍法。
2.3 测试方法二: 动态方法:动态方法是另一种常用于测试金属表面张力的方式。
相比于静态方法，动态方法更注重时间因素和流体运动过程中对金属固体表面张力进行评估。
这些方法包括悬滴法、回转悬滴法和振荡法等。
根据具体测试需求和所研究的金属表面特性选择适用的方法，静态方法常用于测量较为精确的表面张力数值，而动态方法则适用于分析金属表面张力的变化规律和对比研究。
液体表面张力的测定方法
液体表面张力的测定方法嘿，朋友们！今天咱们来聊聊液体表面张力这个超有趣的东西，它就像液体表面的一群小卫士，坚守着自己的地盘呢。
那怎么测定这个神秘的液体表面张力呢？这可就像一场侦探寻找宝藏的过程。
首先呢，有个很经典的方法叫毛细现象法。
想象一下啊，液体就像一群调皮的小虫子，而毛细管就像是它们的超级滑梯。
当把毛细管插入液体中时，液体就会顺着滑梯往上爬，就好像小虫子们发现了新大陆一样兴奋。
这时候，根据液体在毛细管中上升的高度，再结合一些神奇的物理公式，就能算出表面张力啦。
这高度就像是小虫子们爬上滑梯的高度，是我们找到宝藏的重要线索。
还有一种环法。
这就像是给液体表面戴了个小戒指。
这个小戒指轻轻地放在液体表面，液体表面就像一个有弹性的小蹦床，小戒指就会受到来自液体表面的拉力。
这拉力就好比是蹦床的弹力，想把小戒指给弹起来。
通过测量这个拉力的大小，我们就能知道液体表面张力的大小啦。
滴重法也很有趣呢。
把液体一滴一滴地从一个很细的管子里滴下来，这每一滴液体就像是一个小小的圆润的珍珠。
而液体的表面张力就像是珍珠的那层保护膜，控制着珍珠的大小和形状。
根据滴下的液滴的重量和大小等数据，就能把表面张力这个小秘密给挖出来啦。
最大气泡压力法就像是和液体表面玩吹泡泡的游戏。
在液体中弄个小管子，然后往里面吹气，就会产生气泡。
液体表面就像一个小气鬼，不想让气泡轻易变大，它会用表面张力来抵抗气泡的扩张。
这时候测量气泡产生的最大压力，就可以算出表面张力了。
这就好比是和小气鬼在较量，看谁更厉害。
悬滴法就像是在观察液体表面张力创造的小艺术品。
液体滴下来形成一个悬着的水滴，这个水滴就像是一个晶莹剔透的水晶球。
表面张力就像一双无形的手，把这个水晶球塑造得美美的。
通过对这个悬滴的形状进行分析，就能得到表面张力的值啦。
总之呢，测定液体表面张力就像是在微观世界里进行一场又一场的奇妙游戏。
每个方法都像是打开一扇通往微观世界秘密花园的门，让我们能窥探到液体表面那些神奇的小力量。
表面张力的测量方法
表面张力的测量方法液体表面张力测量在化学、医药、生物工程等领域具有重要意义， 根据液体表面张力的大小可以确定表面活性并计算表面活性剂在溶液表面的吸附量；在合金液体体系中，借助于表面张力还可以评价金相组织及孕育效果等重要参数。
目前，测量液体表面张力系数有毛细上升法、最大气泡压力法、液滴法等。
1. 毛细上升法这个方法，研究的比较早，在理论和实际上都比较成熟。
如图 1所示，干净的毛细管浸入液体内部时，如果液体间的分子力小于液体与管壁间的附着力，则液体表面呈凹形。
此时表面张力产生的附加力为向上的拉力，并使毛细管内的液面上升, 直到液柱的重力与表面张 力相平衡。
图 1其中：σ—液体的表面张力；r-毛细管的内径；θ-接触角；1ρ和g ρ-液体和气体的密度；h-液柱的高度；g-当地的重力加速度。
在实际应用中一般用透明的玻璃管，如果玻璃被液体完全润湿,可以近似的认为θ= 0。
毛细上升法是测定表面张力最准确的一种方法，国际上也一直用此方法测得的数据作为标准。
应用此方法时，要注意选择管径均匀, 透明干净的毛细管，并对毛细管直径进行仔细的标定；毛细管要经过仔细彻底的清洗，毛细管浸入液体时要与液面垂直。
2. 最大气泡压力法如图 2 所示，向插入液体的毛细管轻轻的吹入惰性气体(如2N 等)。
如果选用的毛细管半径很小，在管口形成的气泡基本上是球形的。
并且当气泡为半球时，球的半径最小等于毛细管半径 r ；在其前后曲率半径都比r大，如图2 所示。
当气泡为半球时，泡内的压力最大，管内外最大压差可由差压计测量得到。
图2由于毛细管口位于液面下一定位置，气泡内外最大压差P∆应该等于差压计的读数减去毛细管端面液位静压值。
当气泡进一步长大,气泡内的压力逐渐减小直到气泡逸出。
利用最大压差和毛细管半径即可计算表面张力: 此方法与接触角无关，装置简单，测定快速；经过适当的设计可以用于熔融金属和熔盐的表面张力测量。
气泡的生成速度以每秒钟一个为宜，如果选用管径较大，气泡不能近似为球形，则必须进行修正，可以用标准液体对仪器常数进行标定。
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1 表面张力及其检测方法 凡作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力。它产生的原因是 液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层,表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。
目录 1 典型的静力学法 1.1 毛细管上升法 1.2 Wilhelmy 盘法 1.3 悬滴法 1.4 滴体积法 1.5 .1最大气泡压力法 1.5.2 差分最大气泡压力法 具体试验举例：
影响液体的表面张力的因素： 内因：无机液体的表面张力比有机液体的表面张力大的多； 水的表面张力72.8mN/m(20℃)； 有机液体的表面张力都小于水； 含氮、氧等元素的有机液体的表面张力较大； 含F、Si的液体表面张力最小； 分子量大表面张力大； 水溶液：如果含有无机盐，表面张力比水大；含有有机物， 表面张力比水小。 外因：温度升高表面张力减小； 压力和表面张力没有关系。 注：液体（0度以上时）表面张力最弱的是酒精。 液体表面张力系数的测定： 液体表面张力的测定方法分静力学法和动力学法。静力学法有毛细管上升法、du 2
Noüy 环法、Wilhelmy 盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法; 动力学法有震荡射流法、毛细管波法。其中毛细管上升法和最大气泡压力法不能用来测液- 液界面张力。Wilhelmy 盘法, 最大气泡压力法, 震荡射流法, 毛细管波法可以用来测定动态表面张力。由于动力学法本身较复杂, 测试精度不高, 而先前的数据采集与处理手段都不够先进, 致使此类测定方法成功应用的实例很少。因此, 迄今为止, 实际生产中多采用静力学测定方法。
编辑本段1 典型的静力学法
编辑本段1.1 毛细管上升法 测定原理： 将一支毛细管插入液体中, 液体将沿毛细管上升, 升到一定高度后, 毛细管内外液体将达到平衡状态, 液体就不再上升了。此时, 液面对液体所施加的向上的拉力与液体向下的力相等。则表面张力 ：γ=ρghr/(2cosθ) 式中γ为表面张力, r 为毛细管的半径, h 为毛细管中液面上升的高度, ρ为测量液体的密度, g 为当地的重力加速度, θ为液体与管壁的接触角。
编辑本段1.2 Wilhelmy 盘法 用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平或链式天平上, 测定当片的底边平行面刚好接触液面时的压力, 由此得表面张力, 公式为:
式中,W 总为薄片与液面拉脱时的最大拉力,W片为薄片的重力, l 为薄片的宽度, 薄片与液体的接触的周长近似为2l, φ为薄片与液体的接触角
编辑本段1.3 悬滴法 悬滴法是根据在水平面上自然形成的液滴形状计算表面张力。在一定平面上, 液滴形状与液体表面张力和密度有直接关系。由Laplace 公式, 描述在任意的一点P 曲面内外压差为： 3
式中R1, R2 为液滴的主曲率半径; z 为以液滴顶点O 为原点, 液滴表面上P 的垂直坐标; P0 为顶点O 处的静压力。
定义：S= ds/de 式中de 为悬滴的最大直径, ds 为离顶点距离为de 处悬滴截面的直径
式中b 为液滴顶点O 处的曲率半径。此式最早是由Andreas, Hauser 和Tucker[15]提出, 若相对应与悬滴的S 值得到的1/H 为已知, 即可求出表( 界) 面张力。应用Bashforth-Adams 法, 即可算出作为S 的函数的1/H 值。因为可采用定期摄影或测量ds/de 数值随时间的变化, 悬滴法可方便地用于测定表( 界) 面张力。
编辑本段1.4 滴体积法 当一滴液体从毛细管滴头滴下时, 液滴的重力与液滴的表面张力以及滴头的大小有关。Tate首先提出了表示液滴重力(mg) 的简单关系式:mg=2πrγ,实验结果表明, 实际体积比按式( 7) 式计算的体积小得多。因此Harkins 就引入了校正因子
, 则更精确的表面张力可以表示为: 其中m 为液滴的质量, V 为液滴体积, f 为校正因子, 可查表得到[16, 23]。只要测出数滴液体的体积, 利用( 13) 式就可计算出该液体的表面张力。
编辑本段1.5 .1最大气泡压力法 若在密度为ρ的液体中, 插入一个半径为r的毛细管, 深度为t, 经毛细管吹入一极小的气泡, 其半径恰好与毛细管半径相等。此刻, 气泡内压力最大。根据拉普拉斯 4
公式, 气泡最大压力为： 编辑本段1.5.2 差分最大气泡压力法 差分最大气泡压力法最早是由Sugden 于1921 年提出来的并提出计算公式, 后经过Cuny和Wolf 等的不断改进, 原理是:两个同质异径的毛细管插入被测液体中, 气 泡从毛细管中通过后到达液体中, 测量两个毛细管中气泡的最大压力p1 和p2, 表面张力是压差的函数, 计算公式为：
编辑本段具体试验举例： 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 5
离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即 F=α·π(D1十D2 ) （1） 式中，F为脱离力，D1，D2分别为圆环的外径和内径，α为液体的表面张力系数． 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 △U=KF （2） 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。 [实验装置] 图14-1为实验装置图,其中,液体表面张力测定仪包括硅扩散电阻非平衡电桥的电源和测量电桥失去平衡时输出电压大小的数字电压表．其他装置包括铁架台,微调升降台,装有力敏传感器的固定杆,盛液体的玻璃皿和圆环形吊片,实验证明,当环的直径在3cm附近而液体和金属环接触的接触角近似为零时.运用公式(1)测量各种液体的表面张力系数的结果较为正确。 图14-1 液体表面张力测定装置 [实验内容] 一、必做部分 1、 力敏传感器的定标 每个力敏传感器的灵敏度都有所不同，在实验前，应先将其定标，步骤如下：打开仪器地电源开关，将仪器预热。（2）在传感器梁端头小钩中，挂上砝码盘，调节电子组合仪上的补偿电压旋钮，使数字电压表显示为零。（3）在砝码盘上分别如0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g等质量的砝码，记录相应这些砝码力F作用下，数字电压表的读数值U.(4)用最小二乘法作直线拟合,求出传感器灵敏度K. 2、 环的测量与清洁 （1）用游标卡尺测量金属圆环的外径D1和内径D2 （关于游标卡尺的使用方法请阅实验1） （2）环的表面状况与测量结果有很大的关系，实验前应将金属环状吊片在NaOH溶液中浸泡20－30秒，然后用净水洗净。 3、液体的表面张力系数 （1）将金属环状吊片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。 △U=U1-U2 6
（3）将实验数据代人公式（2）和（1），求出液体的表面张力系数，并与标准值进行比较。 二、选做部分 测出其他待测液体，如酒精、乙醚、丙酮等在不同浓泄劲时的表面张力系数 三、实验数据和记录 1、传感器灵敏度的测量 表14-1
砝码/g 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000
电压/mV      
经最小二乘法拟合得K=_______mV/N,拟合的线性相关系数r=__________ 2、水的表面张力系数的测量 金属环外径D1=_________cm,内径D2=_______ cm, 水的温度：θ=________τ. 表14-2 编号 U1/mV U2/mV △U/mV F/N  α/N·mˉ1 1      2      3      4      5      平均值：α =_______N/m 附：水的表面张力系数的标准值：