液体表面张力系数的测定报告模板

1、液体表面张力系数的测定实验报告模板【实验目的】1. 了解水的表而性质，用拉脱法测定室温下水的表而张力系数。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，祛码，烧杯，温度计，蹑子，水，游标卡尺等。【实验原理】液体表而层内分了相互作用的结果使得液体表而白然收缩，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 段两侧液血便有张力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 = yl(1)比例系数y称为液体表面张力系数，其单位为n/mo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

2、提 起一张水膜，当金属片将要脱离液而，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有f = mg+f(2)式中f为把金属片拉岀液血时所用的力；mg为金属片和带起的水膜的总重量；f为表血 张力。此时，f与接触面的周围边界2 (l+d )，代入(2)式中可得y =(fmg)/2(l+d)(3)本实验用金属圆环代替金属片，则有y = (f-mg)/n(d 1+(12)(4)式中dl、d2分别为圆环的内外直径。【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林体，使小指针被夹在两个配重圆林中间，配重圆柱 体下端通过吊钩钩住祛码托盘。调整小游标

3、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松边的刻线重合，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l。2. 测量弹簧的倔强系数k。依次增加l.og祛码，即将质量为l.og, 2.0g, 3.0g, .9.0g的祛码加在下盘内。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j、b、丄9；再逐次减少l.og祛码，调整小游标的高度，每次都重新便三 线对齐，分别记下游标0线所指示的读数l、l2取二者平均值，用逐差法求出弹簧的倔强系数。即_14 丘飞工(石么)3 /=ok玉k

4、l3. 测(f-mg)值。将洁净的金属圆环挂在弹簧下端的小钩了上，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s()。把装冇蒸懈水的烧杯置于焦利平台上，调节 平台位置，使金属片浸入水屮，转动平台旋钮使平台缓缓下降，下降的过程屮金属圆环 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!l|as=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f ing f kas代入(4)式，则可得y =&£/h(dl+d2)

5、4. 用卡尺测出dl、d2值，将数据代入上式中即可算出水的y值。再记录室温,可查出 此温度下蒸係水的标准值y,并做比较。【数据处理】1. 用逐差法计算弹簧的倔强系数k (实验温度：18°c)祛码数增重读数(mm)减重读数(mm)平均数乙(mm)&+5 - lj (mm)0258. 40258. 48258. 3816. 691261.48261. 66261.5716. 762266. 12265. 84266. 0215.423269. 30268. 90269. 1015. 154272. 12272. 28272. 2015. 865275. 06275. 08275.

6、 076278. 46278. 20278. 337281.60281. 28281.448284. 48248. 02284. 259288. 02288. 10288. 06i 4al= 工(厶一5 l)= (16. 69+16. 76+15. 42+15. 15+15. 86) /5=15. 976 5 /=o5父k =丄=(5*9.79208) /15.976=3.065厶cfal = j 工伉-alj/(5-l) = 0.729aa =罕6丄=1-204*0.729=0.878 v n厂器=0.02 (nun)+ 氏b =0.878a al丿二 0. 1682. 计算液体表面张力.f

7、次数初始位置so (mm)水膜破裂时读数£ (mm) s二&so(mm)s (mm)1248. 88242. 266. 626. 282250. 16244. 106. 063249. 32243. 306. 024250. 84244. 406. 445250. 52244. 286.266s = j 工依-as)/(5 l) = 0.254 亠=平% = 0.306y/n厂盏=0.02 (nun)as = j&+& =0.3073. 金属环外、内直径的测量(本实验査接给学牛结果)平均值（nmi）di34. 92d233. 12a=坐一=0. 090 兀（d

8、、+2）3. 计算表而张力系数q及不确定度/ 、as a 'ak一 0.0671兀（仏+2） j4. 表面张力系数的理论值：« « （75.5-0.15r）xl0_3/m = 72. 8*10【误差分析】1. 水的纯净度不够2. 器材上沾冇水珠3. 实验的系统误差4. 水膜没有拉伸到最人【思考题】1. 用焦利称测量微小力的依据是什么？ 答：焦利秤的游标可以使测量精确到0. 02mnio2. 金属圆环浸入水中，然后轻轻提起到底血与水血相平时，试分析金属圆环在竖直方 向的受力。答：把金加片拉出液面时所用的力；金属片和帯起的水膜的总重量；表面张力。3. 分析（2）式成立的条件，实验屮应如何保证这些条件实现? 答：缓慢拉起水膜，使具达到临界状态，不要让水膜破裂