液体表面张力系数的测定报告模板优质资料

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液体表面张力系数的测定实验报告模板液体表面张力系数的测定报告模板优质资料(可以直接使用，可编辑优质资料，欢迎下载）【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】液体具有尽量缩小其表面的趋势，好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力。测量表面张力系数的常用方法：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。此试验中采用了拉脱法。拉脱法是直接测定法，通常采用物体的弹性形变（伸长或扭转）来量度力的大小。液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。液体内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围，他所受到的周围分子合力为零。由于液体上方的气象层的分子很少，表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零。这个力垂直于液面并指向液体内部。所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使得液体表面自然收缩，直到处于动态平衡。表面张力f与线段长度L成正比。即有：f=αL（1）比例系数α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α=F−mg2(L+d)本实验用金属圆环代替金属片，则有α=F−mgπ(d1+d2)式中d1、d2分别为圆环的内外直径。【实验步骤】1．调“三线对齐”2．测量弹簧的倔强系数K3．测（F－mg）值。F−mg=f=K∆S代入得Kα=∆Sπ(d+d)124．用卡尺测出d1、d2值，将数据即可算出水的α值。5.再记录室温，可查出此温度下蒸馏水的标准值α，并做比较。四、强调注意事项: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。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（实验温度：180C）砝码数增重读数(mm)减重读数(mm)平均数(mm)(mm)0246.82246.32246.5749.561255.78254.82255.0550.002264.62264.44264.6150.603275.44275.32275.3850.694284.32285.42284.8749.955296.44295.82296.13

6305.22304.88305.057315.24315.18315.218326.32325.82326.079334.52335.12334.8250.16=0.9760.4850.584=0.02mm=0.560=0.0102．计算液体表面张力次数初始位置S0(mm)水膜破裂时读数Si(mm)ΔS=Si－S0(mm)(mm)1245.60247.762.162.052238.82240.701.883231.62233.842.224224.42226.562.145217.48219.321.840.1880.2260.02mm=0.2263.金属环外、内直径的测量(本实验直接给学生结果)平均值(mm)d1

34.92d2

33.120.0093．计算表面张力系数及不确定度0.4624.表面张力系数的理论值：0.0728【误差分析】定标时砝码盘摇晃，会使传感器受到大于砝码盘（含砝码）重力的力的作用，这会导致测得的电压值偏大，致使定标获得的k过大，导致最后求得的结果偏小如果吊环不水平，则会导致水面在下降过程中，水膜并不是同时破裂，实际作用于吊环的水膜长度只是吊环周长的一小部分，这会会导致最后求得的结果偏小3.测定仪测量电压值并不是连续的，需要一定的时间来进行反应，若在水膜即将破裂时水面下降过快，传感器尚未显示出实际的最大电压值，吊环就已经脱离水面。这样会导致所测得的张力过小，从而导致求得的系数过小；【思考题】1.用焦利称测量微小力的依据是什么？答：如果我们在砝码托盘上加X克砝码,弹簧伸长了某一长度,细金属杆上镜中的标线即向下移动,此时三线不再重合.转动旋钮使管向上移动,因而细金属杆也随之向上移动.当三线又重合时,在管及管的游标上可读出第二个读数,该读数与第一个读数这差就是弹簧在增加X克重量时所伸长的长度.2．金属圆环浸入水中，然后轻轻提起到底面与水面相平时，试分析金属圆环在竖直方向的受力。答：竖直向下的重力，液体表面张力沿竖直方向向下的分力，弹簧拉力3．分析（2）式成立的条件，实验中应如何保证这些条件实现？答：（2）式在欲脱离水膜而又恰未脱离的极限状态时成立，应该保证金属圆环水平拉出水面4．本实验中为何安排测（F—mg），而不是分别测F和mg？答：因为直接测F比较麻烦，而且F改变得较小，可能需要力传感器，实现起来不方便也不简单。5.本实验影响测量的主要因素有哪些？这些因素使偏大还是偏小？答：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，则是一个常数原始数据：实验题目液体表面张力系数的测定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，测量的方法直观，概念清楚。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1×10-3～1×10-2N之间，因此需要的有一种量程较小、灵敏度高、且稳定好的测量力的仪器。近年来，新发展的硅压阻式力敏传感器张力测定仪正能满足测量液体表面张力的需求，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，再对甘油进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随溶液浓度的变化现象，从而对这个概念加深理解。【目的要求】1、掌握用拉脱法测量液体的表面张力系数。2、测量不同浓度的溶液的表面张力系数，观察掌握表面张力系数随溶液浓度的变化而变化的现象，加深对表面张力系数的理解。【仪器用具】液体表面张力测定仪、游标卡尺、烧杯等。【实验原理】实验装置，如下图，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，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环片。实验证明，当环的直径在3厘米附近而液体和金属环接触角近似为零时，运用公式F=α·π(D1+D2)测量各种液体的表面张力系数的结果较为正确。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，可认为脱离力为表面张力系数乘以脱离表面的周长，即：F=α·π(D1+D2)…F为脱离力，D1、D2分别为圆环的内、外径，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比：ΔU=KF式中F为外力，K为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，ΔU为传感器输出电压的大小。所以【实验内容及要求】1、力敏传感器的定标；砝码质量/g0.5001.0001.5002.0002.5003.000电压/mv北京的重力加速度(北纬39056`):g=9.8012m/s2经最小二乘法拟合,得K=mv/N,拟和直线相关系数r=2、测金属环内外径外径D1/cm,内径D2/cm，记下水的温度：03、环的测量与清洗；4、测量液体的表面张力系数编号U1/mvU2/mv△U/mvF/N∝/N.m-1123455、测甘油的表面张力系数编号U1/mvU2/mv△U/mvF/N∝/N.m-112345【思考题】1、为什么做实验时要求将环用酒精清洗干净？2、为什么测表面张力时，要求动作要慢，又要防止仪器受振动，特别是水膜要破裂时？4＋总的来说，报告做得很整齐，在内容上应该更加用心改进。实验报告实验题目：焦利氏秤法测量液体的表面张力实验目的：学习并掌握用焦利氏秤法测量液体的表面张力的方法，加深对液体表面张力的理解。实验原理：液体表层内分子力的宏观表现，使液面具有收缩的趋势。想象在液面上划一条线，表面张力就表现为直线两侧的液体以一定的拉力相互作用。这种张力垂直于该直线且与线的长度成正比，比例系数称为表面张力系数。把金属丝AB弯成如图(a)所示的形状，将其悬挂在灵敏的测力计上，浸到液体中，缓缓提起测力计时，金属丝就会拉出一层与液体相连的液膜，由于表面张力的作用，测力计的读数逐渐达到一最大值F（超过此值，膜即破裂）。。由于液膜有两个表面，若每个表面的力为，则由得（1）表面张力F’的大小与分界线的长度成正比。即（2）σ称为表面张力系数，单位是N/m。表面张力系数与液体的性质，杂质和温度有关。测定表面张力系数的关键是测量表面张力，应用焦利氏秤液膜即将破裂可以方便地测量表面张力。实验器材：焦利氏秤，自来水，肥皂水，金属丝，金属圈，钢板尺。实验内容:1、确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数k；2、测量自来水的表面张力系数；3、测量肥皂水的表面张力系数。数据记录处理:1、确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数km/g0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0x/cm2.873.383.864.364.885.425.936.487.007.538.06（1）作图法：我仔细看了一下图，有个疑问，在m=0g，应该x=2.87cm，但是从图例反应出的是m=0g，x=0cm，是不是x坐标轴没有设置对？？（2）由作图法,计算斜率得k1=0.957g/cm=0.937N/m逐差法：()xi+5-xix6-x1x7-x2x8-x3x9-x4x10-x52.652.622.642.652.642.64由逐差法计算得出k2=0.947g/m=0.928N/m。两种方法得到的k的平均值，就是最终的k值:k=0.9325N/m2、测量自来水的表面张力系数（1）金属圈直径的测量次数123直径d/cm3.523.553.503.520.026（2）焦利氏秤的读数次数1.401.381.431.400.025由k=0.9325N/m,=1.40cm,=3.52cm,得到3、测量肥皂水的表面张力系数（1）金属丝长度的测量次数123长度l/cm3.683.693.693.690.006（2）焦利氏秤的读数次数0.210.180.160.1960.021由k=0.9325N/m,=0.20cm,=3.69cm,得到不确定度分析：1、劲度系数k=0.9325N/m，=0.0062、，当时，t=1.32,=0.002㎝,C=(1)自来水中：=0.025,则=0.033cm(2)肥皂水中：=0.021,则=0.028cm单位应该补上；3、当时，t=1.32,=0.01㎝,C=3(1)金属圈直径d：=0.026,则=0.033cm(2)金属丝长度l：=0.006,则=0.001同上；4、不确定度计算：误差传递公式：（1）自来水的表面张力系数测定的不确定度：由k=0.9325N/m,=1.40cm,d=3.52cm=0.002（2）肥皂水的表面张力系数测定的不确定度：由k=0.9325N/m,=0.20cm=3.69cm=0.001最终结果：自来水的表面张力系数：P=0.68肥皂水的表面张力系数：P=0.68数据计算过程很清晰，给人一目了然的感觉，不错；实验结果比较准确；思考题：1、焦利氏秤法测定液体的表面张力有什么优点？答：焦利氏秤则是在测量过程中保持下端固定在某一位置，靠上端的位移大小来称衡，因而可以迅速测出液膜即将破裂时的F