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液体表面张力系数的测定实验报告模板

【实验目的】

1．了解水的表面性质，用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。 2．学会使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】液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面自然收缩，犹如紧张的

弹性薄膜。由于液面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力。设想在液面上作长为L的线段，线段两侧液面便有张力f 相互作用，其方向与L垂直，大小与线段长度L成正比。即有：

f ＝?L （1） 比例系数?称为液体表面张力系数，其单位为Ｎm。

-1

将一表面洁净的长为Ｌ、宽为d 的矩形金属片（或金属丝）竖直浸入水中，然后慢慢提起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有

F ＝ mg＋f （2）

式中Ｆ为把金属片拉出液面时所用的力；mg为金属片和带起的水膜的总重量；f 为表面张力。此时，f 与接触面的周围边界2（L＋ d ）,代入（2）式中可得

??F?mg（3） 2(L?d）本实验用金属圆环代替金属片，则有??

F?mg（4） ?(d1?d2)式中d1、d2 分别为圆环的内外直径。

实验表明，?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，?值越小，液体含杂质越多，?值越小，只要上述条件保持一定，则?是一个常数，所以测量?时要记下当时的温度和所用液体的种类及纯度。

【实验步骤】1．安装好仪器，挂好弹簧，调节底板的三个水平调节螺丝，使焦利秤立柱竖直。在主尺顶部挂入吊钩再安装弹簧和配重圆柱体，使小指针被夹在两个配重圆柱中间，配重圆柱体下端通过吊钩钩住砝码托盘。调整小游标的高度使小游标左侧的基准线大致对准指针，锁紧固定小游标的锁紧螺钉，然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合，当镜子边框上刻线、指针和指针的像重合时（即称为“三线对齐”），读出游标０线对应刻度的数值Ｌ0。

2． 测量弹簧的倔强系数K。依次增加1.0g砝码，即将质量为1.0g，2.0g，3.0g，…9.0g的砝码加在下盘内。调整小游标的高度，每次都重新使三线对齐，分别记下游标０线所指示的读数L1、L2、…L9；再逐次减少1.0g砝码，调整小游标的高度，每次都重新使三线对齐，分别记下游标０线所指示的读数L1、L2、…L9，取二者平均值，用逐差法求出弹簧的倔强系数。即

3．测（F－mg）值。将洁净的金属圆环挂在弹簧下端的小钩子上，调整小游标的高度使三线对齐，记下此时游标０线指示读数S0。把装有蒸馏水的烧杯置于焦利平台上，调节平台位置，使金属片浸入水中，转动平台旋钮使平台缓缓下降，下降的过程中金属圆环底部会拉成水膜，在水膜还没有破裂时需调节三线对齐，然后再使平台下降一点，重复刚才的调节，直到平台稍微下降，金属圆环刚好脱出液面为止，记下此时游标０线所指示的读数S，算出ΔS=S－S0的值，即为在表面张力作用下，弹簧的伸长量，重复测量五次，求出平均值，此时有

（8）

式中K为（8）式中所示弹簧的倔强系数，将（8）代入（4）式中可得

（9）

4．用卡尺测出d1、d2 值，将数据代入（9）式中即可算出水的值。再记录室温，可查出此温度下蒸馏水的标准值，并做比较。

实验时应注意以下几点：

（1）由于杂质和油污可使水的表面张力显著减小，所以务必使蒸馏水、烧杯、金属片保持洁净。实验前要对装蒸馏水的烧杯、金属圆环进行清洁处理，依次用NaOH溶液→酒精→蒸馏水将以上用具清洗干净，烘干后备用。

（2）清洁后的用具，切勿用手触摸，应有镊子取出或存放。

(3)测量S时要避免水膜提前破裂，否则实验误差较大，其中引起水膜提前破裂的因素有：桌面的震动，空气的流动，金属圆环底部不水平等。

【数据处理】

1.用逐差法计算弹簧的倔强系数K（实验温度：18C）

砝码数 0 1 2 3 4 5 增重读数(mm) 减重读数(mm) 平均数Li(mm) Li?5-Li(mm) 224.12 227.16 230.10 224.10 236.46 239.50 224.20 227.40 230.40 236.28 237.06 239.48 224.16 227.28 230.25 235.19 236.76 239.49 15.33 15.06 12.15 13.19 14.33 0