【2017年整理】实验九拉脱法测量表面张力系数.doc

实验九 拉脱法测量表面张力系数 一 实 验 目 的 1.用拉脱法测量室温下水的表面张力系数。 2．学习焦利秤的使用方法。 二 仪 器 与 用 具 焦利秤，金属筐及线，砝码，玻璃皿，温度计，游标尺，蒸馏水。 三 实 验 原 理 液体的表面有如紧张的弹性薄模，都有收缩的局势，所以液滴总是趋于球形。如图1中的肥皂薄膜，如果从中心将膜刺破，由于膜的收缩，线被拉成圆形。这说明液体表面有如紧张的弹性薄膜，在表面内存在一种张力。这种液体表面的张力作用，从性质上看，类似固体内部的拉伸胁强，只不过这种胁强存在于极薄的表面层内，而且不是由于弹性形变引起的，被称为表面张力。 设想在液面上作一长为为L的线段，则张力的作用表现在线段两侧液面以一定的力的F相互作用,而且力的方向恒与线段垂直，其大小与线段长L成正比，即 F=TL （1） 比例系数T称为液体的表面张力系数，它表示单位长线段两侧液体的相互作用力。表面张力系数的单位为Nm. 如图2，在一金属框P中间拉一金属细线ab.将框及细线浸人水中后慢慢地将拉出水面，在细线下面将带起一水膜，当水膜将拉直时，则有 F=W+2TL+Ld hg (2) 式中F为向上的拉力，W是框和细线所受重力和浮力之差，l为细线金属的长度，d为细线的直径即水膜的厚度，h为水膜被拉断前的高度，p为重力加速度的重量，ldhpg为水膜的重量，由于细线的直径d很小，所以这一项不大，水膜有前后两面,所以上式中表面张力2Tl.从式（29-2）可得本实验用焦利测量（F—W）之值，用上式计算表面张力系数之值。 （3） 四 实 验 内 容 1.测量弹簧的倔强系数k 如图3将倔强系数大约为0.2——0.3Nm的弹簧挂在焦利秤上，调节支架的底脚螺旋，使十字线G的竖直线穿过平面镜支架上圆孔的中心，这时弹簧将与A柱平行. 在秤盘上加1.00g砝码，横线弹簧上升，当G的横线，横线的象及镜面标线三者相重时为止（以上称三者相重合时G的位置为零点）。用游标读出标尺之值L，以后每加0.50g砝码测一次L，直至加到3.50g后再逐次减下来，将数据按加砝码的多少分成二组，用分组求差法，求出倔强系数k值。 2. 测量（F—W）和h 扭动E使金属框P下降，P上的横线ab刚要和玻璃皿H中的水面接触，从主柱上的游标V读出B柱上的刻度值为。旋转S使H中水面上升到横丝ab处（ab和水面一平）。再扭动E，轻轻向上拉起弹簧直到水膜破坏为止，再读游标V处B柱之值为L，则两次读数的差值（），等于拉起水膜时弹簧的伸长加上水膜的确良高度，即 （4） 重复若干次，求出和L的平均值。 用一细长金属杆代替弹簧，同上去做拉断水膜的操作，这时的两次读数和之差等于水膜高度h，即 (5) 重复测量，求出和的平均值。 3.测量细丝ab的长度L及直径d. 4.计算水的表面张力系数T及标准偏差 注明试验时的水温。 五 注 意 事 项 目 1 水的表面张力若有少许污染，其表面张力系数将有明显的变化，因此，玻璃皿中的水及金属丝必须保持十分洁净，不许用手触摸玻璃皿的里侧和金属框，也不要用手触及水面。每次实验前要用酒精擦拭玻璃皿和金属框，并用蒸馏水冲洗。 2 测表面张力时，动作要慢，又要防止仪器受震动，特别是水膜要破裂时，更要注意。 六 回 答 问 题 1 说明为使你测出的表面张力系数T能有三位有效数字，对所用弹簧的倔强系数应有何要求？ 2 如图4将一玻璃板用力F压入水银中，试分析玻璃板所受之力。能否参照此图设计一测量水银的表面张力系数的装置。 图1（a） 图2