1樓:壤駟新之空錕
液體分子之間的內聚力似的液體表面上存在這一種應力,即液體表面張力版.它存在於
極薄的液體表面權層內,
是沿著表面趨於收縮的應力,
而液體表面張力係數是表徵液體這一性
質的常數.單位長度液膜上的表面張力的大小為液體的表面張力係數.
拉脫法由於操作簡單,是測量液體表面張力係數的常用方法,但在準確度、靈敏度、
穩定性等方面還存在不足,本文旨在對大學物理實驗中拉脫法的實驗的操作和結果的分析,
與其他方法進行簡單比較,提高液體表面張力係數測量的準確性.
如何測液體的表面張力?
2樓:匿名使用者
液體表面張力係數的測定
液體的表面張力是表徵液體性質的乙個重要引數.測量液體的表面張力係數有多種方法,拉脫法是測量液體表面張力係數常用的方法之一.該方法的特點是,用秤量儀器直接測量液體的表面張力,測量方法直觀,概念清楚.用拉脫法測量液體表面張力,對測量力的儀器要求較高,由於用拉脫法測量液體表面的張力約在1×10-3~1×10-2 n之間,因此需要有一種量程範圍較小,靈敏度高,且穩定性好的測量力的儀器.近年來,新發展的矽壓阻式力敏感測器張力測定儀正好能滿足測量液體表面張力的需要,它比傳統的焦利秤、扭秤等靈敏度高,穩定性好,且可數碼訊號顯示,利於計算機實時測量,為了能對各類液體的表面張力係數的不同有深刻的理解,在對水進行測量以後,再對不同濃度的酒精溶液進行測量,這樣可以明顯觀察到表面張力係數隨液體濃度的變化而變化的現象,從而對這個概念加深理解。
[實驗目的]
1.用拉脫法測量室溫下液體的表面張力係數
2.學習力敏感測器的定標方法
[實驗原理]
測量乙個已知周長的金屬片從待測液體表面脫離時需要的力,求得該液體表面張力係數的實驗方法稱為拉脫法.若金屬片為環狀吊片時,考慮一級近似,可以認為脫離力為表面張力係數乘上脫離表面的周長,即
f=α·π(d1十d2 ) (1)
式中,f為脫離力,d1,d2分別為圓環的外徑和內徑,α為液體的表面張力係數.
矽壓阻式力敏感測器由彈性梁和貼在梁上的感測器晶元組成,其中晶元由四個矽擴散電阻整合乙個非平衡電橋,當外界壓力作用於金屬梁時,在壓力作用下,電橋失去平衡,此時將有電壓訊號輸出,輸出電壓大小與所加外力成正此,即
△u=kf (2)
式中,f為外力的大小,k為矽壓阻式力敏感測器的靈敏度,△u為感測器輸出電壓的大小。
[實驗裝置]
圖14-1為實驗裝置圖,其中,液體表面張力測定儀包括矽擴散電阻非平衡電橋的電源和測量電橋失去平衡時輸出電壓大小的數字電壓表.其他裝置包括鐵架臺,微調公升降台,裝有力敏感測器的固定杆,盛液體的玻璃皿和圓環形吊片,實驗證明,當環的直徑在3cm附近而液體和金屬環接觸的接觸角近似為零時.運用公式(1)測量各種液體的表面張力係數的結果較為正確。
圖14-1 液體表面張力測定裝置
[實驗內容]
一、必做部分
1、 力敏感測器的定標
每個力敏感測器的靈敏度都有所不同,在實驗前,應先將其定標,步驟如下:開啟儀器的電源開關,將儀器預熱。(2)在感測器梁端頭小鉤中,掛上砝碼盤,調節電子組合儀上的補償電壓旋鈕,使數字電壓表顯示為零。
(3)在砝碼盤上分別如0.5g、1.0g、1.
5g、2.0g、2.5g、3.
0g等質量的砝碼,記錄相應這些砝碼力f作用下,數字電壓表的讀數值u.(4)用最小二乘法作直線擬合,求出感測器靈敏度k.
2、 環的測量與清潔
(1)用游標卡尺測量金屬圓環的外徑d1和內徑d2 (關於游標卡尺的使用方法請閱實驗1)
(2)環的表面狀況與測量結果有很大的關係,實驗前應將金屬環狀吊片在naoh溶液中浸泡20-30秒,然後用淨水洗淨。
3、液體的表面張力係數
(1)將金屬環狀吊片掛在感測器的小鉤上,調節公升降台,將液體公升至靠近環片的下沿,觀察環狀吊片下沿與待測液面是否平行,如果不平行,將金屬環狀片取下後,調節吊片上的細絲,使吊片與待測液面平行。
(2)調節容器下的公升降台,使其漸漸上公升,將環片的下沿部分全部浸沒於待測液體,然後反向調節公升降台,使液面逐漸下降,這時,金屬環片和液面間形成一環形液膜,繼續下降液面,測出環形液膜即將拉斷前一瞬間數字電壓表讀數值u1和液膜拉斷後一瞬間數字電壓表讀數值u2。
△u=u1-u2
(3)將實驗資料代人公式(2)和(1),求出液體的表面張力係數,並與標準值進行比較。
二、選做部分
測出其他待測液體,如酒精、乙醚、丙酮等在不同濃洩勁時的表面張力係數
三、實驗資料和記錄
1、感測器靈敏度的測量
表14-1
砝碼/g
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
電壓/mv
經最小二乘法擬合得k=_______mv/n,擬合的線性相關係數r=__________
2、水的表面張力係數的測量
金屬環外徑d1=_________cm,內徑d2=_______ cm, 水的溫度:θ=________τ.
表14-2
編號 u1/mv
u2/mv
△u/mv
f/na/n.m-1
1 23 45 平均值: =_______n/m
附:水的表面張力係數的標準值:
a/n.m--1
0.074 22
0.073 22
0.072 75
0.071 97
0.071 18
水的溫度t/c
10 15
20 2530
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