液体表面张力系数的测量-普通物理试验.PPT

纳米磁性液体基载液—白油表面张力的实验研究 2006.11.4 主要内容 一、基本知识点 二、实验仪器 三、实验原理 四、实验内容 五、实验现象的受力分析 1. 液体表面 指液体与气体、液体与固体以及别种不相混合的 液体之间的界面。 3. 浸润与不浸润现象 4. 表面张力系数 想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线 两旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力 f 存在于表面 层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度 L 成正比， 即 f ＝αL 1.底座及调节螺丝 2.升降调节螺母 3.培养皿 4.金属片状圆环 5.硅压阻式力敏传感器及金属外壳 6.数字电压表 2. 硅压阻式力敏传感器的结构及原理 2. 实验原理 在液膜拉破前瞬间，考虑一级近似，液体的表面张力： f = f1 + f2 = αл(D1+ D2) D1、D2分别为吊环的外径和内径。 片状吊环在液膜拉破后瞬间有： F2 = mg 同样有 U2 = BF2 1. 实验方法 （1）接通数字电压表，预热15 分钟。保证测力方向和传 感器弹簧片的平面垂直。 （2）传感器定标 挂上砝码盘将数字电压表调零 目的：灵敏度B。 （3）片状吊环? 测出U1和U2。 （4）计算液体的表面张力系数α。 2. 定标 向砝码盘内一次加不同质量的砝码，测出相应 拉力时传感器的电压输出值，结果见表1。采用最 小二乘法可求得： 灵敏度：B = 3.186×103 mv/N 拟合的线性相关系数：r = 0.0428 mv 表1 力敏传感器定标 （1）自来水表面张力系数的测定 * * 一、基本知识点 2. 表面张力 液体的表面，由于表 面层内分子的作用，存在 着一定的张力。 物理知识点 ？ 浸润情形 不浸润情形 接触角 ？ 浸润 固体和液体分子间的吸引 力液体分子间的吸引力 液体沿固体表面扩张,形 成薄膜附着在固体上 不浸润 ? 4. 表面张力的方向 浸润情形 沿切线方向指向液体内部 液膜的收缩性 表面张力系数，它的 大小与液体的成分、纯 度、浓度以及温度有关。 二、实验仪器 1. 实验仪器 （1）传感器 1.力臂固定点 2.硅力敏传感芯片 3.弹性梁 4.挂钩 （2）结构简图 物理量、化 学量等信号 便于测量和 传输的信号 转换 电信号 （3）原理 △U＝B· △F 式中: △F ：外力的增量 B ：传感器的灵敏度 △U ：相应的电压改变量 灵敏度 ? 拉脱法 三、实验原理 测金属圆环从待测液体 表面脱离时所需的拉力 求得该液体表面张力系数 由液体表面张力、环的内外径 及液体材质、纯度等因素决定 液膜拉破前瞬间的受力分析图 片状吊环在液膜拉破前瞬间有： F1 = mg + f1 + f2 传感器受到的拉力F1和输出电压U1成正比，有： U1 = BF1 液膜拉破后瞬间的受力分析图 电压的变化值： U1－ U2 = △U = B· △F = B（F1－ F2）= Bαл(D1+ D2) 这里U1——液膜拉断前瞬间电压表的读数 U2 ——液膜拉断后瞬间电压表的读数 四、实验内容 ? 109.2 93.8 78.1 62.6 47.0 31.3 15.5 V/mv 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500 m/g 3. 实验结果 -31.8 -31.7 -34.6 -36.9 -31.4 -34.1 U2(mv) 13.2 13.2 13.3 13.2 13.1 12.9 U1(mv) （2）伊利纯牛奶表面张力系数的测定 通过计算器求得： ，α=68.57×10-3N/m -35.8 -36.4 -31.3 -35.2 -31.2 -33.3 U2(mv) -12.5 -12.3 -11.6 -11.3 -11.2 -10.2 U1(mv) 通过计算器求得： ，α=32.80×10-3N/m 自来水 伊利牛奶 白油 ? * * * * *