试验二表面张力系数的测定.DOC

实验二 表面张力系数的测定 （一）用毛细管法测定水的表面张力系数； （二）掌握读数显微镜的使用方法。 二、实验器材 读数显微镜（1台）????? 玻璃毛细管?（1支）???? 精密温度计??? （1支） 洗耳球??? （1只）??????????? 培养皿?????????? （1只）????? 吸水纸???? ???? （1张） 毫米分度尺（1支）?????? 木支架??? （1只） 三、实验原理与仪器使用 （一）毛细现象与表面张力系数 将很细的玻璃管插入水中时管内液面会升高；而将玻璃细管插入水银中时，管内的液面会下降。这种润湿管壁的液体在细管内升高，不润湿管壁的液体在细管内下降的现象称为毛细现象。如图2—1所示表示润湿情况下的毛细现象。 实验与理论都证明，液体在毛细管中上升或下降的高度为： ??????? 式中为液体的表面张力系数，即垂直作用于液面上单位长度直线段两侧的表面张力。单位为牛顿/米。 不同的液体不同，同一种液体的数值与温度有关，温度升高，减小。 ? 称为接触角，为锐角，表示细管内液体表面形成凹弯月面，液体在管内上升，h为正值，如图2—1所示。为钝角，表示细管内液体表面形成凸弯月面，液体在管内下降，h为负值。水与玻璃间的约为8度。? 为液体的密度，水在不同温度下值不同，可从讲义后面的附图曲线中查出。g为重力加速度，南京地区的g=9.7944米/秒2。r为毛细管内半径，D为其直径。式2—1可变换为： ?????????? 通过测量h、D，可计算出值。 ?（二）读数显微镜的构造与使用方法 读数显微镜可用于测量微小物体的长度，其精确度为0.01毫米。读数显微镜包括两个主要部分，即观察部分和读数部分。 观察部分就是一架低倍显微镜。其成像光路如图2—2所示，被观察物体AB位于物镜O的焦点之外适当距离处，物体产生的实象A1B1位于目镜E的焦点之内。目镜再将此实象放大，在离人眼约25厘米处得到一个放大的虚象A2B2，在第一次实象A1B1的位置上，装有十字叉丝K，以便对准物体或物体的某一部分进行测量。显微镜的物镜和目镜装在镜筒内。在使用显微镜时，测量前应先调节目镜中上下两透镜的距离（微微转动上透镜），至所见叉丝清晰为止，然后再对待测物调焦。一般只要调节显微镜筒（图2—3）中的调焦手轮4的上下位置以改变物体到物镜的距离，就能在镜中看到清晰的像。 读数部分由标尺16与测微手轮15组成。标尺上最小刻度为1毫米，手轮的圆周分成100小格，手轮转动一周，镜筒移动1毫米。手轮转动一小格，镜筒移动0.01毫米。所以读数显微镜的精确度为0.01毫米。镜筒上移动的长度，可由和镜筒联在一起的0标度线在主尺上的移动读数及测微手轮的读数读出。 应用读数显微镜测长度的方法是：把待测物体置于显微镜下，从目镜中找到物体清晰的象，并同时看到十字叉丝。适当转动目镜，使十字叉丝的一条线与标尺平行，则另一条线即与标尺垂直。由于丝杆和螺母之间有一定的距离，故在测量过程中必须按一定方向旋转测微手轮15，以免产生误差。例如要测圆孔的直径D，先把十字叉丝调到A/B/的位置，见图2—4，再旋转手轮使叉丝移到AB（叉丝与圆的一边相切），读下这时的读数（标尺上读数和手轮上读数之和）R1，再继续旋转手轮使叉丝到CD的位置，读下读数R2，则可求得直径 ?? 如要再测量一次，则应先把叉丝移到C/D/的位置，然后反向旋转手轮，在叉丝位置为CD时读下R/2，叉丝位置为AB时读下读数R/1，同样可求得直径D： ????????????????? 读数显微镜的主光轴也可以调至沿水平方向。方法是将与显微镜相连的方轴由接头轴中抽出，将方轴转向垂直方向后插入接头轴上端垂直孔中，这样主光轴便沿着水平方向了。在本实验中基本以这样的装置来测量横置的毛细管的内直径。 ? 四、实验步骤 （一）洗涤毛细管与器皿 1、在培养皿中倒入少许洗液（或清水），将玻璃毛细管插入洗液中，用洗耳球的管口对准毛细管的上端，将洗液缓缓吸入毛细管中，务必使大部分管壁均接触到洗液，而又不让洗液溢出管外，然后再用洗耳球将洗液吹回培养皿中。如此反复数次后，用吸水纸吸净管下端的洗液。再将毛细管调换一头插入洗液中，用同样方法洗涤，以达到洗净全管壁的目的。 2、慢慢侧转培养皿，使洗液沾满其内壁，然后将洗液倒入原瓶中。再用自来水冲净培养皿中的洗液。 3、在培养皿中倒入少许蒸馏水，用步骤1的方法冲洗毛细管中的洗液。要求换三次蒸馏水，冲洗三次，同时用蒸馏水将培养皿洗净。若步骤1中用清水洗涤毛细管，则2、3两步骤可省略。 ? （二）测量 1、测量高度h：将毛细管垂直插入装有蒸馏水的培养皿中，待蒸馏水沿毛细管上升到稳定后，用毫米分度尺测量毛细管内外水面高度差h（如图2—1所示）。测量三次，取平均值。 2、测量直径D，将毛细管横置于支架上，用读数显微镜对