液体表格面张力系数测量

液体表格面张力系数测量

,它近似于固体内部的拉伸应力,这种应力存在于极薄的表面层内,是液体表面层内分子力作用的结果。

液体表面层的分子有从液面挤入液内的趋势,进而使液体有尽量减小其表面的趋势,整个液面忧如一张拉紧了的弹性薄膜,我们把这种沿着液体表面,使液面缩短的力称为表面张力。

作用于液面单位长度上的表面张力,称为液体的表面张力系数,测定液体表面张力系数的方法有:拉脱法、毛细管法、最大气泡压力法等。

本试验采纳拉脱法测定表面张力系数。

试验目的:1、熟悉液体表面性质。

2、熟用拉脱法测定表面张力系数的方法。

3、熟用焦利弹簧秤测量渺小力的方法。

试验仪器:焦利弹簧秤,被测液体,游标卡尺,矩形金属框,烧杯,砝码及托盘等试验原理:1、面张力的由来假定液体表面周边分子的密度和内部同样,它们的间距也许上在势能曲线的最低点,即相互处在平衡的地址上。

由图1能够看出,分子间的距离从平衡地址拉开时,分子间的吸引力先加大后减小,在这儿只波及到吸引力加大的一段,如图2所示,设想内部某个分子欲向表面迁徙,它必定排开分子1、2,、4和后边分子5对它的吸引力。

用势能的见解来说明,就是它处在图3左边的势阱中,需要有大小为的激活能才能高出势垒,跑到表面去。

但是表面某个分子要想挤向内部,它只需排开分子1、2和战胜两侧分子3、4的吸引力即可,后边没有分子拉它。

因此它所处的势阱图3中右边的那个较浅,只需较小的激活能即可高出势垒,潜入液体内部。

这样一来,由于表面分子向内集中比内部分子向表面集中来得简洁,表面分子会变得希奇了,以结果是它们之间的距离从平衡地址稍为拉开了一些,于是相互之间产生的吸引力加大了,这就是图3右边所示的状况。

此时分子需战胜分子3、4对它的吸引力比刚刚大,进而它的势阱也变深了,直到变得和同样时,内外集中达到平衡。

因此在平衡状态下液体表面层内的分子略为希奇,分子间距比平衡地址稍大,在它们之间存在切向的吸引力。

这即是表面张力的由来。

在刚刚的争论中未考虑液面外可否有气体。

若是有,则分子背后有气体的分子拉它,这明显会使上述差距减小,进而减小表面张力。

事实也的确这样。

,当温度慢慢上升来临界点时,饱和蒸气的密度增到与液态的密度相等,液面两侧的不对称性消逝,表面张力也就消逝了。

2、试验设计我们设想在液面上作一长为的线段,则表面张力的作用就表现在线段两边的液体以必定的力相互作用,且作用劲的方向与垂直,其大小与线段的长度成正比。

即,式中为液体的表面张力系数,即作用于液面单位长度上的表面张力。

采纳拉脱法测定液体的表面张力系数是直接测定法,平常采纳物体的弹性形变来量度力的大小。

,尔后再渐渐地将它向上拉出液面,可看到金属丝带出一层液膜,如图4所示。

设金属丝的直径为,拉起液膜将破裂时的拉力为,膜的高度为,膜的宽度为,由于拉出的液膜有前后两个表面,而且其中间有一层厚度近似为的被测液体,且这部分液体有自身的重量,故它所遇到的重力为由于金属丝的直径很小,因此这一项很小,一般忽视不计,所受表面张力为22,故有2或变形为21式中,为被测液体的密度,为当地重力加速度,为金属框所受重力与浮力之差。

1能够看出,只需试验测定出、、等物理量,由式1即可算出液体的表面张力系数。

明显,、都比较简洁测,只有是一个微小力,用一般的方法难以测准。

故本试验的中心是测量这个渺小力,利用焦利弹簧秤测量。

表面张力系数与液体的种类、纯度、温度和液体上方的气体成分相关。

试验表示,液体的温度约高,的值约小;所含杂质越多,的值也越小。

3、仪器介绍如图5所示,焦利秤实际上是一个优良的弹簧秤,是测量渺小力的仪器。

在直立的金属套筒内设有可上下搬动的金属杆,1的上端设有游标2,1的横梁上悬一根细弹簧8,8下端挂有圆柱形10并有水平刻线,也称指标杆,的下方设一小钩,用来悬挂砝码盘或矩形金属丝框架。

。

金属套筒的下端有旋4,4可使金属杆1上下移,移的距离由1上的刻度和游2来确定。

使用,先照5正确安装器,使横的小子10穿玻璃套筒9的内部,,,使小子10上的刻与玻璃套筒9上的刻以及9上刻在小子里的像三者相互,即所“三”。

用种方法保簧的下端的地址是固定不的,而簧的上端能够向上沿伸,需要确定簧的伸,可由1上的米尺和游2来确定即伸前、后两次的数之差。

依照胡克定律,在性限度内,簧的伸量与所加的外力成正比,即,式中是簧的度系数,一特定的簧,是确定的。

若是我将已知重量的砝加在砝中,出簧的伸量,即可算出簧的,一步称焦利秤的校准。

使用焦利秤量渺小力,先校准。

利用校准后的焦利秤,即可出簧的伸量,进而求得作用于簧上的外力。

簧的度系数越小,就越简洁伸,即簧越,各螺旋的半径越大,簧的圈数越多,就越小,簧越简洁伸。

同簧资料的切模量越小,簧越简洁伸。

用小的簧,其量渺小力的矫捷度就高。

因此本中,必定要在相关人的指下得悉簧的最大荷,而且在使用、安装程中必定要拿放,倍加。

试验内容与步骤:1、依照5挂好簧、小子10及砝,三角底座上的螺使小子10直即小子10与玻璃套筒9的内壁不摩擦。

尔后旋4,使“三”察眼睛要与玻璃套筒上的水同样高。

游零所指示的米尺上的数0。

2、依次将室定的砝加在砝内,,,,每加一次均需要旋4,从头到“三”,分1柱上米尺的数1、29,并在表1中数据,,步同上,用逐差法求簧的度,再算出度系数是的平均及其不确定度。

、用酒精棉球仔细擦洗矩形金属丝框架,尔后挂在砝码盘下的小钩上,转动旋钮4,从头使“三线对齐”,记录游标零线所指示的米尺读数0。

4、将盛有多数杯蒸镏水的烧杯置于平台上,转动平台下端的螺丝5,使矩形形金属丝框先浸入水中,尔后迟缓地调治螺丝5使平台渐渐下降,直至矩形金属丝横臂高出水面,此时水的表面张力作用在矩形金属丝上,小镜子10上的弹簧遇到向下的表面张力的作用也随之伸长,这样小镜子上的刻线也随着下降,使“三线”不再对齐。

眼睛瞄准玻璃套筒上的水平刻线,用另一只手渐渐向上旋动旋钮4,使“三线”从头对齐,同时调治平台调治旋钮5使之再下降,直到矩形金属丝框架下的水膜刚要断裂止或刚刚断裂。

先察看几次水膜在调治过程中不断被拉伸、最终破裂的现象。

尔后再把金属丝框架欲要走开而还没有走开水膜的一瞬时的米尺1上的读数1记录下来。

5、重复步骤3和4五次,测出弹簧的平均伸长0及其不确定度,则0。

6、记录试验前后的水温,以平均值作为水的温度。

测量矩形金属丝横臂的长度、直径的数值,并计算。

的值及其不确定度。

数据办理表1用逐差法求平均地址质量增重地址减重地址52510-310-2210-210-210-2555122其中555表1求0单位:10-200202000120020000测量结果:22225050%结果表示:%留意事项1、试验时矩形金属丝框不能够倾斜,否则