液体表面张力系数的测定报告分析 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/23 14:11:14星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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