用毛细管法测量液体的表面张力系数.doc

毛细管测定液体表面张力系数在日常生活中, 我们对见到的一些现象可能已经习以为常, 认为它们理应如此, 但是为什么会这样, 就没有过多地去想了比如, 下过雨后, 我们可以见到树叶、草上的小水珠都接近球形；不小心打碎了体温计后, 里面的水银掉到地上, 小水银滴也呈球形这些现象都与表面张力有关原来液体与气体相接触时, 会形成一个表面层, 在这个表面层内存在着的相互吸引力就是表面张力, 它能使液面自动收缩表面张力是由液体分子间很大的内聚力引起的处液体表面层中的分子比液体内部稀疏, 所以它们受到指向液体内部的力的作用, 使得液体表面层犹如张紧的橡皮膜, 有收缩趋势, 从而使液体尽可能地缩小它的表面积我们知道, 球形是一定体积下具有最小的表面积的几何形体因此, 在表面张力的作用下, 液滴总是力图保持球形, 这就是我们常见的树叶上的水滴近球形的原因表面张力的方向与液面相切, 并与液面的任何两部分分界线垂直 图1. θ为锐角时属浸润 3.2不浸润情形 图2. θ为钝角时属不浸润 4.毛细现象 把几根内径不同的细玻璃管插入水中,可以看到,管内的水面比容器里的水面高，管子的内径越小,里面的水面越高.把这些细玻璃管插入水银中,发生的现象正好相反,管子里的水银面比容器里的水银面低，管子的内径越小,里面的水银面越低 浸润液体在细管里升高的现象和不浸润液体在细管里降低的现象,叫做毛细现象能够产生明显毛细现象的管叫做毛细管我们平常所见到的用毛巾擦汗、粉笔吸干纸上墨水等现象都可用毛细现象来说明, 毛巾、棉花、粉笔、土壤等物体, 内部有许多小细孔, 起着毛细管作用在酒精中, 用棉线作灯芯, 可以使酒精沿灯芯上升；而若用丝线来灯芯, 可能点不着酒精灯这是因为酒精不能浸润丝线, 在丝线灯芯中酒精是下降的毛细现象对植物生长也具有很重要的意义, 它们所需要的养分和水分就是由根、叶子和茎中的小管从土壤中吸上来, 输送到绿叶里的这就不停止的抽水机, 不知疲倦地把水分、养分送到植物的每一个细胞另外, 土壤中有很多毛细管, 地下的水分沿着这些毛细管上升到地面蒸发掉如果要保存地下的水分来供植物吸收, 就应锄松表面的土壤, 切断这些毛细管, 减少水分的蒸发所以农民常在雨后给庄稼松土, 来保持水分利用毛细现象, 人们还生产出各种钢笔、签字笔和彩色水笔当用它们在纸上书写时, 纸马上显现出字迹来, 这是我们平日所见惯了的, 但却很少有人想到, 为什么写字的时候, 墨水会源源不断地出来, 而不写字的时候, 它就不跑出来? 现在我们已经知道, 这是依靠钢笔身上一系列毛细槽和笔尖上的细缝, 把笔胆内的墨水输送到笔尖；而签字笔和彩色水笔的笔尖是与一根细长的管子相连, 管内壁有吸满了墨水的棉卷, 有的彩色水笔笔尖也是用含多个毛细孔的材料做的写字时, 笔尖一碰到纸, 墨水就附着在纸上, 并在纸上面留下字迹当不写字的时候, 墨水为什么流出呢? 我们仍可做另一实验来解释把一块硬纸板盖在盛上水的玻璃杯上（杯内不必装满水）, 按住纸板, 迅速将杯子倒过来, 并把手从硬纸板上移开此时, 发生一奇怪现象: 硬纸板停在原处, 水仍留在杯内不流出来难道一杯水的重量推不动一张纸吗? 不是的这是由大气压强与水的表面张力共同作用的结果当把玻璃杯倒置后, 水柱有些下降, 这就减小了杯内的气压, 水柱顶部与底部之间的压力差克服了水柱本身的重量而使杯内的水流不出来；水与纸片和水与玻璃之间的表面张力也使纸板保持在原来的位置上不写字的时候, 笔内的墨水不流出来的道理也是一样的表面张力的用途远不止以上所谈到的这些, 在生物学、医学及微循环系统中, 它也有着广泛的应用；玩具制造厂也常利用它生产出各种有趣的玩具在纯液体中加入杂质时，体系的表面张力会发生相应的变化，根据试验，稀溶液的表面张力和浓度的关系大致可分为类，第一类的特征是浓度增加时，溶液的表面张力随之下降，大多数非离子型的有机物如短链脂肪酸、醇、醛类的水溶液都有此行为第二类溶液的特征是，当液体的浓度增加时，溶液的表面张力随浓度上升第三类的特征是，当溶液很稀时， 随浓度的增加而急剧下降， ?随后 大致不随浓度而变，(有时也可能会出现最低值，是由于溶液中含有杂质之故)，当把表面活性物质加入到体系中时，则会被吸附在该体系的表面上，使这些表面的表面自由能明显降低，从而降低表面张力系数，表面活性物质的这种性质和其结构有关为了进一步探讨影响液体表面张力系数的主要因素,通过微观分析,从热力学的角度讨论了液体表面张力系数与温度的关系,并通过试验进行了论证,得出了水及常用表面活性物质肥皂水的表面张力系数随着温度的增加是递减的,并和温度呈近似线性关系不同温度下水的表面张力 σ/10-3N·m-1 t/℃ σ/10-3N·m-1 0 5 10 11 12 13 14