【2017年整理】实验10液体表面张力系数的测定.ppt

实验10 液体表面张力系数的测定 [实验目的] 1.进一步熟悉焦利氏称的使用方法。 2.测定液体的表面张力系数。 [实验仪器] 焦利氏秤 硅码 弹簧 烧杯 温度计 游标卡尺 焦利氏秤如图14—1所示 焦利氏秤简介（参考实验9） [实验原理] 液体有尽可能缩小其表面的趋势，在宏观上液体表面就 好象拉紧了的弹性薄膜，处 在沿着表面使表面具有收缩趋势的张力作用之下，这种力叫做表面张力。这种力是液体 表面内分子力作用的结果。 假设在液面上作一长为L的线段，则线段两侧液面以一定的力F相互作用，而且力 的方向恒与线段垂直，其大小与线段L成正比，即： f＝ （14—1） 式中 称为液体的表面张力系数，它表示单位长度线段 两侧液体的相互作用力，其单位是N 。 表面张力系数 与液体的种类、纯度和温度等因素 有关。实验表明，水的表面张力系数随温度的升高而减 小。 值与液体的纯度关系甚密，因此测量时要特别注 意液体的纯度。 如图14—2所示，在一金属框中拉一金属细丝ab。 将其挂在焦利氏秤弹簧的下端，然后浸入水中，慢慢将其拉出水面，在细丝下面带起一层水膜。当水膜刚被拉断时，有： F＝W＋2 L＋Ldh g (14—2) 式中F是向上的拉力，W是框及丝所受重力和浮力之差，L是金属丝的长度，d为金属丝的直径即水膜的厚度，h为水膜拉断前的高度，为水的密度，g是当地重力加速度。Ldh g为水膜的重量，由于d很小，这一项影响不大。由于水膜前后有两个表面，所以表面张力为2 L。由（14－2）式得： （14—3） 本实验用焦利氏秤测F－W值，用上式计算 值。 [实验内容] 1．测量弹簧的倔强系数k。 1）把弹簧、带小钩的平面镜和砝码盘挂在焦利 氏秤上，调整底脚螺丝使立柱铅直，这 时小平面镜在玻璃管中间，调整“三线对齐”。 2）记下读数L。，然后依次将1克、2克、…、9克的砝码加在砝码盘内，每次都调整“三线对齐”，记下相应读数L 、L 、…、L ，用分组求差法求弹簧的倔强系数。 2．测F—W值 1）将金属框和金属丝用酒精擦洗干净，风干，挂在小平面镜下面的小钩上。把盛有蒸 馏水的玻璃杯放在平台上，使金属丝浸入水中，转动旋钮G使“三线对齐”。 2）用一只手慢慢调节旋钮G使弹簧向上伸长，另一只手旋转J使烧杯下降，在此过 程中始终保持“三线对齐”，当水膜破裂时，记下标尺读数L 。 3）用吸水纸吸去金属框及细金属丝上的水珠，轻轻转动G（J不动），使金属框慢慢下 降到“三线对齐”，读出标尺读数L ，则： F–W=K(L –L ) (14—4) 3．求h值 转动旋钮G和J，当金属丝刚好到达水面时记下J的位置P 。用夹子夹住玻璃管上 方的镜框（不要碰镜面），旋转J使玻璃烧杯下降，当水膜破裂时，记下J的位置P 。对应 P 和P 的平台位置的高度差，就是拉断水膜时水膜的高度h。h等于旋钮J从P 转到P 的转动圈数n乘以螺距t（由实验室给出）。即： h=nt (14—5) 由于水膜重量Ldh g和拉力F–W相比很小，因此h不要求测得很精确，n的测量 估计到误差不超过 0．5周即可。 重复步骤2、3三次。 4．用游标卡尺测金属丝长度L（注意不要弄断金属丝）。 5. 用螺旋测微计测出金属丝直径d。 6．测量水的温度。 7．计算水的表面张力系数。 [思考题] 焦利氏秤和普通弹簧称在结构和使用方法上有何不同？ 说明要使测出的表面张力系数有三位有效数字，对所用弹簧的倔强系数应有何要求? * Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.