液体表面张力系数的测定报告模板..docVIP

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 ? mg π (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 K 3．测（F－mg）值。 F ? mg = f = K ?S 代入得 K α = ?S π (d + d ) 1 2 4．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) 0 246.82 246.32 246.57 49.56 1 255.78 254.82 255.05 50.00 2 264.62 264.44 264.61 50.60 3 275.44 275.32 275.38 50.69 4 284.32 285.42 284.87 49.95 5 296.44 295.82 296.13 ? ? ? ? ? 6 305.22 304.88 305.05 7 315.24 315.18 315.21 8 326.32 325.82 326.07 9 334.52 335.12 334.82 50.16 =0.976 0.485 0.584 =0.02mm =0.560 =0.010 2．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) 1 245.60 247.76 2.16 2.05 2 238.82 240.70 1.88 3 231.62 233.84 2.22 4 224.42 226.56 2.14 5 217.48 219.32 1.84 0.188 0.226 0.02mm =0.226 3. 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 ?34.92 d2 ?33.12 0.009 3．计算表面张力系数及不确定度 0.462 4.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