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1×10～1×10N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。

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【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

F【实验内容及要求】

U(D1D2) K1、力敏传感器的定标； 砝码质量/g 电压/mv 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 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： 0C 3、环的测量与清洗； 4、测量液体的表面张力系数 编号 1 2 3 4 5 U1/mv U2/mv △U/mv F/N ∝/N.m -15、测甘油的表面张力系数

编号 1 2 3 4 5

U1/mv U2/mv △U/mv F/N ∝/N.m -1

【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？