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c.9表面张力的测定
实验报告
题目C9.表面张力的测定
一:实验目的
掌握两种表面张力测量方法:
1、毛细管升高法。
2、滴重法。
毛细管升高法
二:实验原理
当一根洁净的、无油脂的毛细管浸入液体,液体在毛细管内升高到h高度,在平衡时,满足
πr2ρgh=2πγrcosθ
所以有
式中,r为毛细管的外半径,γ为表面张力,g为重力加速度,θ为接触角,ρ为水的密度。
对于清洁的玻璃和水,接触角θ近似为零,则
γ=ρghr/2
三:实验仪器及药品
高锰酸钾溶液
长约25㎝,0.2㎜直径的毛细管,读书显微镜,小试管
四:实验步骤
将毛细管洗净,干燥。与小试管中倾入蒸馏水,从管口慢慢将空气吹入试管中,待毛细管中液体升高后,停止吹气。待待液体回到平衡高度,用尺子测量其高度h。重复一次,再次测量高度h,看是否一样,两次测量的高度应相等,否则应洗清毛细管重新测量。接着将毛细管浸入有色的高锰酸钾溶液中,然后用读数显微镜观察其毛细管的直径d。
五:数据记录与处理
水温t=19.3 。C
毛细管中的液面高度h=3.45cm
毛细管的直径d=0.915mm 半径 r=0.4575mm
根据式子γ=ρghr/2得
γ=77.34×10-3 N·m-1
(2)滴重法
二:实验原理
从上图中可以看出,当达到平衡时,从外半径为r的毛细管滴下的液体质量,应等于毛细管周边乘以表面张力(或界面张力),即
(1)
式子中:m为液滴质量,r为毛细管的外半径,γ为表面张力,g为重力加速度。
事实上,滴下来的仅是液滴的一部分。(1)式给出的液滴是理想液滴。经实验证明,滴下来的液滴大小是V/r3的函数,即由f(V/r3)所决定(其中V是液滴体积)。(1)式可变为
mg=2πrγf(V/r3) (2)
γ=mg/(2πr f(V/r3))=Fmg/r (3)
式(3)中的F为校正因子。可以查表得出。
三:实验仪器及药品
毛细管(末端磨平),称量瓶,读数显微镜,铁架台
四:实验步骤
装好仪器,把待测液充满毛细管,并调节液位使液滴按一定时间间隔滴下。在保证液滴不受震动的情况下,用称量瓶收集30滴称量。
用游标卡尺来测量毛细管外径r。
从液滴质量及液滴密度计算滴下液滴体积V。然后求出V/r3数值,再查表得出校正因子F数值。根据(3)式,算出表面张力。
五:数据记录与处理
水温t=19.3 。C
毛细管外直径d=7.7㎜ 外半径r=3.85㎜
三十滴水的质量m=2.9913g 每滴液滴体积V=m/(30ρ)=99.71 mm3
所以V/r3=1.7472 查表得F=0.2657
代入γ=mg/(2πr f(V/r3))=Fmg/r 得 γ=68.81×10-3 N·m-1
六:结果与讨论
1、查表得:t=19 摄氏度时
γ表=72.90×10-3 N·m-1
2、毛细管升高法
γ=77.34×10-3 N·m-1
相对误差
E=(γ-γ表)/γ表×100%=4.44÷72.9×100%=+6.09%
滴重法
γ=68.81×10-3 N·m-1
相对误差
E=(γ-γ表)/γ表×100%=-5.61%
讨论:由上可知,这两种方法的误差都较大,以下是误差来源的分析。
毛细管升高法:
仅凭尺子的测量判
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