拉脱法测量水的表面张力系数原理
实验6 液体表面张力系数的测量
实验6、表面张力系数的测定预习重点1、脱法测表面张力系数的原理；一、实验目的液体表面张力系数是表征液体性质的一个重要参数，该参数在工业、医学和科学研究中有着重要应用。
有利于学生学习和掌握硅单晶电阻应变传感器的原理和方法二、实验原理2.1、表面张力的基本概念液体表面上任何一条分界线两侧间的液体存在的使液面绷紧的相互吸引力，叫做表面张力。
产生原因是由于界面的原子或分子之间的距离比内部的原子或分子之间的距离大，原子或分子的密度比较小，相对于物态内部而言其原子或分子的能量比较高，而这个能量的增高就是表面张力的原因。
表面张力促使液体缩小其表面面积，来减少未满足的化学价。
由于球面是同样体积下面积最小的体，因此在没有外力的情况下（比如在失重状态下），液体在平衡状态下总是呈球状。
表面张力f 的方向沿液体表面，且恒与分界线垂直，大小与分界线的长度成正比，即f L α= （6-1）式中α称为液体表面张力系数，单位为1N M −⋅，在数值上等于单位长度上的表面张力。
热力学对表面张力系数的定义为：表面张力系数α是在温度T 和压力P 不变的情况下吉布斯自由能G 对面积S 的偏导数： (TP GS α∂=∂实验证明，表面张力系数的大小与液体的温度、纯度、种类和它上方的气体成分有关。
温度越高，液体中所含杂质越多，则表面张力系数越小。
2.1、吊环拉脱法测表面张力系数表面张力的测量方法有很多种，如毛细法、滴重法、表面波法等，本实验采用的则是吊环拉脱法。
如图1所示，一个内、外半径为1D 、2D 的金属环悬挂在硅单晶电阻应变力传感器上，然后把它浸入液体中。
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，力传感器的拉力逐渐达到最大值F （超过此值，水柱即破裂），则F 应当是金属环重力与水柱拉引金属环的表面张图6-1 吊环拉脱法测量原理力之和，即F =G +f （6-2）由于液面的直径与金属环的内外径相同，则有12()f D D απ=+ （6-3）则表面张力系数为12()fD D απ=+ (6-4)本实验用的测力计是硅压阻力敏传感器，该传感器以数字式电压表输出显示。
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，则表面张力的作用就表现为线段两边的液面以一定的拉力 F 相互作用。
而且 F 的大小与线段长度 L 成正比，即：F ＝αL式中，α 为液体的表面张力系数，其单位为 N/m。
本实验采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
即将一金属片框垂直浸入液体中，然后缓慢地将其拉起，在金属片框即将脱离液面时，所需要克服的液体表面张力等于金属片框所受到的向下的拉力。
使用焦利秤测量这个拉力。
焦利秤是一种用于测量微小力的仪器，其主要由秤框、秤杆、游标、小镜、砝码和弹簧等组成。
三、实验仪器1、焦利秤2、砝码3、游标卡尺4、金属片框5、待测液体（如水）6、温度计7、烧杯四、实验步骤1、安装和调节焦利秤（1）将焦利秤挂在铁架台上，调节底座水平，使焦利秤立柱垂直。
（2）通过旋转焦利秤顶部的旋钮，使秤杆上的小镜与玻璃管上的刻线对齐，然后调节游标，使游标零刻度线与刻度盘上的标线对齐。
（3）在秤盘中加入适量砝码，移动游标，使秤杆再次平衡，记录此时游标读数。
2、测量金属片框的长度和宽度用游标卡尺分别测量金属片框的长度 L 和宽度 b，重复测量多次，取平均值。
3、测量水的表面张力（1）将金属片框洗净、烘干，然后挂在焦利秤的秤钩上。
（2）将盛有适量水的烧杯放在焦利秤平台上，调整金属片框使其下边缘刚好与水面接触，但不要浸入水中。
（3）缓慢旋转焦利秤顶部的旋钮，使金属片框逐渐上升，同时注意观察水膜的变化。
当水膜刚好破裂时，停止旋转旋钮，记录此时游标读数。
（4）重复上述步骤多次，每次测量前都要重新调整金属片框与水面的接触情况。
实验九 拉脱法测量表面张力系数
实验九 拉脱法测量表面张力系数一 实 验 目 的1.用拉脱法测量室温下水的表面张力系数。
2．学习焦利秤的使用方法。
二 仪 器 与 用 具焦利秤，金属筐及线，砝码，玻璃皿，温度计，游标尺，蒸馏水。
三 实 验 原 理液体的表面有如紧张的弹性薄模，都有收缩的局势，所以液滴总是趋于球形。
如图1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。
这说明液体表面有如紧张的弹性薄膜，在表面内存在一种张力。
这种液体表面的张力作用，从性质上看，类似固体内部的拉伸胁强，只不过这种胁强存在于极薄的表面层内，而且不是由于弹性形变引起的，被称为表面张力。
设想在液面上作一长为为L 的线段，则张力的作用表现在线段两侧液面以一定的力的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F=TL （1）比例系数T 称为液体的表面张力系数，它表示单位长线段两侧液体的相互作用力。
表面张力系数的单位为N ∙m 1-.如图2，在一金属框P 中间拉一金属细线ab.将框及细线浸人水中后慢慢地将拉出水面，在细线下面将带起一水膜，当水膜将拉直时，则有F=W+2TL+Ld h ρg (2)式中F 为向上的拉力，W 是框和细线所受重力和浮力之差，l 为细线金属的长度，d 为细线的直径即水膜的厚度，h 为水膜被拉断前的高度，p 为重力加速度的重量，ldhpg 为水膜的重量，由于细线的直径d 很小，所以这一项不大，水膜有前后两面,所以上式中表面张力2Tl.从式（29-2）可得本实验用焦利测量（F —W ）之值，用上式计算表面张力系数之值。
L g h Ld W F T 2)(ρ--= （3） 四 实 验 内 容1.测量弹簧的倔强系数k如图3将倔强系数大约为0.2——0.3N ∙m 1-的弹簧挂在焦利秤上，调节支架的底脚螺旋，使十字线G 的竖直线穿过平面镜支架上圆孔的中心，这时弹簧将与A柱平行.在秤盘上加1.00g 砝码，横线弹簧上升，当G 的横线，横线的象及镜面标线三者相重时为止（以上称三者相重合时G 的位置为零点）。
大学物理实验实验17_用拉脱法测液体表面张力系数
实验目的
1. 学习用焦利秤测量微小力的原理和方法。 2. 测定常温下水的表面张力系数。 3. 加深对液体表面性质的了解。
实验仪器
焦利秤（包括弹簧、带镜挂钩、测量杆） 砝码 金属圆环 玻璃皿 游标卡尺
右图为焦利秤的结构
1—主尺 2—游标 3—立柱 4—主尺旋钮 5—平台升降螺杆 6—平台 7—盛液杯 8—金属环 9 —玻璃管 10 —带镜挂钩 11—弹簧 D、G—水平刻线
用拉脱法测液体的 表面张力系数
物理实验教学中心
实验背景
表面张力（surface tension），是液体表面 层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任 一界线上的张力。
在自然界中，我们可以看到很多表面张力的 现象和对张力的运用。比如，露水总是尽可能地 呈球形，而某些昆虫则利用表面张力可以漂浮在 水面上。
4. 取下金属环，换上小砝码盘。使加入砝码盘的砝码总质量 依次为1g，2g，…，10g。 测出相应于各次砝码质量的“ 三线重合”的主尺示值yM1，yM2，…，yM10。计算相应于 ΔM=5g的各个ΔyMj = yMj+5− yMj，并计算。
5. 取下弹簧，把带钩测量杆的无钩端固定在主尺顶端的短臂 上。把带镜挂钩和金属环悬挂在测量杆下端。调节主尺旋 钮使“三线重合”，读出主尺示值y3。再重复第3步的操 作水，膜读的出最水大膜高断度裂为h时=刻y3 的−y“4。三记线录重h合、”室的温主和尺水示温值。y4。则
6.用游标卡尺测量金属环的内、外半径r1、r2。注意不能 使金属环变形。 7.计算表面张力。并估算合成不确定度。
注意事项
1.实验前一定要熟悉焦利秤的调整和读数。 2.预习时了解本实验的主要误差来源，以便在 实验中有效地减小误差。
思考题
用拉脱法测量液体表面张力系数 教案_徐永祥
用拉脱法测量液体表面的张力系数液体跟气体接触的界面存在一个薄层，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分子间距大，分子间的相互作用表现为引力。
这种引力使液体表面自然收缩，犹如张紧的弹簧薄膜。
由液体表面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力。
正是因为这种张力的存在，才使得有些小昆虫能够无拘无束地在水面上行走自如。
液体表面张力是液体的一个重要物理性质, 它在工农业生产、医学、物理化学等领域的科学研究和日常生活中有着重要的应用。
如工业技术中的浮选技术和液体输送技术、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。
在工农业生产活动中, 液体表面张力有时是不利的。
例如, 在农作物喷灌和叶面施肥时, 如果温度太低, 液体在农作物叶面上收缩成球型影响叶面对液体的吸收, 因此考虑在适当的温度条件下作业, 以减小液体的表面张力的大小。
液体的许多现象与表面张力有关，例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。
在工业生产和科学研究中，常常要涉及到液体特有的性质和现象，比如问题。
因此，了解液体表面性质和现象，掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。
测定液体表面张力的方法很多，常用的有拉脱法[1,3]、毛细管升高法、液滴高度法、最大气泡压力法、U形管法等。
本实验采用拉脱法测量，它属于一种直接测定方法。
【实验目的】1、了解液体表面的性质，测定液体的表面张力系数。
2、学习乔利秤测量微小力的原理和方法。
3、学会逐差法、作图法、累加法等数据处理方法，并会作不确定度分析。
【实验仪器】乔利秤、门形框、游标卡尺、玻璃烧杯、温度计、砝码、被测液体(如纯净水、自来水、热水等)。
【实验原理】1、测量原理如果液体表面被长度为l的直线分成两部分，这两部分之间的相互作用力F 就是液体的表面张力。
F垂直于直线l，并与表面相切，大小为F=σl，比例系数σ是液体的表面张力系数，单位为Nm-1，表示单位长度的线段l上受到的表面张力。
液体表面张力系数的测定修
液体表面张力系数的测定一、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二、实验原理液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数．本实验采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
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．一个金属环固定在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起圆环，当它从液面脱离时需要的力，即传感器受到的拉力差值f为F=π(D1+D2)α （1）式中：D1、D2分别为圆环外径和内径，α为液体表面张力系数，g为重力加速度，所以液体表面张力系数为：α= F/[π(D1+D2)] （2）由（1）式，得液体表面张力f=(U1－U2)/K （3）K为力敏传感器灵敏度，单位V/N。
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．本实验采用硅压阻式力敏传感器，它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，单位V/N。
△U为传感器输出电压的大小。
由（2）和（3）式，液体表面张力系数为：α= △U / [Kπ(D1+D2)] （3）三、实验仪器液体表面张力测定仪，金属架台,微调升降台,装有力敏传感器的固定杆,盛液体的玻璃皿和金属环状吊片。
四、实验内容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，定标步骤如下：（1）打开仪器的电源开关，将仪器预热。
（2）在传感器梁端头小钩中，挂上砝码盘，调节调零旋钮，使数字电压表显示为零。
（3）在砝码盘上分别添加如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。
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
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。
用拉脱法测量室温下水的表面张力系数
用拉脱法测量室温下水的表面张力系数摘要：由于液体分子间相互作用力，使液体表面像张紧的橡皮模，具有表面张力。
这种力非常微小，所以本实验利用了焦利秤测量微小力的原理测量液体的表面张力。
关键字：拉脱法、焦利秤、表面张力系数【引言】拉脱法测定液体表面张力系数是基于液体与固体接触时的表面现象提出的。
由分子运动论可知，当液体分子和与其接触的固体分子之间的吸引力大于液体分子的内聚力时，就会产生液体浸润固体的现象。
【实验目的】1. 掌握用焦利秤测量微小力的原理和方法；2. 探讨液体表面的性质，测定液体的表面张力系数；3. 学会测定弹簧的劲度系数，掌握用逐差法处理数据。
【实验仪器】焦利秤、门形金属框、1g砝码5个、烧杯、游标卡尺、酒精灯、金属镊子、细线。
【实验原理】如果在液体表面想象一条直线L，那么，表面张力就表现为线段两边的液面会以一定的拉力F相互作用，此拉力方向垂直于线段，大小与此线段的长度L成正比，即（1）其中，为液体表面张力系数，国际单位制中单位为牛顿/米，记为N?m-1，数值上等于作用在液体表面单位长度上的力的大小。
现将一洁净门形金属框浸入水中，由于水能浸润金属，当拉起金属框时，在门形金属框内就形成双面水膜。
设门形金属框的直径为d,内宽为L，重量为mg，所受浮力为?，弹簧向上的拉力为F，液体的表面张力为Fα，则其受力平衡条件为：（2）设接触角为β，由于水膜宽度为L+d，则表面张力为（3）缓慢拉起门形金属框至水面时，拉触角趋近零，式中趋于１。
由于门形金属框不仅本身体积小、重量轻，而且在拉膜过程中，重力和浮力的方向总是相反而相互抵消。
如取门形金属框上边缘恰与水面平齐时为弹簧的平衡位置s0,重力对弹簧的伸长量?s的贡献完全可以忽略不计。
于是可得，当缓慢拉起门形金属框至水膜刚好破裂的瞬间，表面张力与弹簧的弹力Ｆ的大小相等。
即有（４）由（３）式得,由胡可定律知,代入上式整理得：（５）其中，k为焦利弹簧秤的劲度系数，可由实验测出；?s为拉膜过程中焦利弹簧的最大伸长量，可由游标的位置计算出来；Ｌ为门形金属框的宽度，d为门形金属框的直径。
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拉脱法测量水的表面张力系数原理
拉脱法是一种常用的测量液体表面张力系数的方法。
其原理基于拉脱法测量液体静力平衡的基本原理。
在拉脱法中，首先需要将一个环状的测量环浸入待测液体中，使其完全浸没并与液体表面相接触。
然后，缓慢地将测量环从液体中拔出，使液体附着在环上形成一个单一的液滴。
液滴的形成是由于液体表面张力作用的结果，液滴的大小和形状受到表面张力的影响。
为了测量液体的表面张力系数，可以通过施加一个逐渐增加的拉力来拔出液滴，直到液滴从环上完全脱离。
在液滴与环脱离时，液滴表面张力与外界作用力（拉力）相平衡。
据此，可以利用杨氏定律计算液体的表面张力系数。
具体来说，根据拉脱法的原理和杨氏定律，可以得到以下的测量公式：
表面张力系数 = 拉力 / （环长度 ×液滴长度）
其中，拉力就是用于拔出液滴所施加的力，环长度是测量环的周长，液滴长度是从液滴的底部到顶部的长度。
通过这种拉脱法测量液体表面张力系数的方法，可以得到较为准确的结果。
需要注意的是，在实际操作中，还需考虑其他因素的影响，如环的形状、液滴的形态等，以保证测量结果的准确性。