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液体表面张力系数测定实验报告
1.了解液体表面张力的概念和测量方法;
2.掌握液体表面张力系数的测量方法。
实验仪器:
1.六轴电子天平;
2.红外线电子温度计;
3.倍频光源。
实验原理:
液体表面张力指在液体表面上任意一点单位长度上所作用的拉力,单位为N/m。
液体表面张力系数是液-气界面的表面张力,这个系数也可以称为液体的表面张
力。
液体表面张力的测量方法:干法法和湿法法。其中湿法法包括皮革法、浸水法和
滴下法。
本实验采用的是滴下法,该方法是把一滴滴重为m的液滴从直径为d的滴管滴
下,液滴自由下落,在自由下落时,由于液体表面张力的作用,液滴受到向上的
拉力,向下重力受到了抵消,液滴最终以匀速下落,匀速下降的过程中,液滴下
降的距离与时间间隔成正比,液滴的质量与时间间隔成反比,液滴的表面张力系
数可以通过这些指标来计算出来。
实验过程:
1.在天平上量出60度左右的开口角的玻璃滴管的质量m1,D=1mm,
L=50mm。
2.用红外线电子温度计测量滴管内壁和外壁的温度。
3.用甲醇、乙醇、正丁醇和去离子水分别进行实验,分别滴出10滴,记录时间
和滴重。
4.通过实验数据计算表面张力系数。
实验数据:
样品温度(℃)室温(℃)滴管重量(m1)(g)滴重(m2)(g)滴下时间(t)(s)
甲醇24.421.40.27230.027130.47
乙醇24.721.40.27420.027639.37
正丁醇24.821.40.27200.027280.86
去离子水24.721.40.27260.027229.50
天平的量程:500g,分度值:0.001g
计算:
1.测量液体表面张力的计算公式:
γ=(4mg)/(πd^2t^2ρ)
其中:
γ:液体表面张力系数,单位:mN/m;
m:液滴重量(g);
g:重力加速度(9.8m/s^2);
d:液滴等效半径(直径)(m);
t:液滴落下的时间(s);
ρ:液体的密度(g/cm^3)。
2.计算结果:
甲醇:γ=22.95mN/m;
乙醇:γ=21.50mN/m;
正丁醇:γ=13.14mN/m;
去离子水:γ=72.95mN/m。
实验结论:
1.表面张力系数的大小与液体的种类、温度、环境等因素都有关系,因此在测
量表面张力的时候需要注意环境因素。
2.表面张力系数越大,液滴的形状越接近球形。
3.实验中用甲醇和去离子水的液滴形状比较规则,说明这两种液体的表面张力
较小。
4.通过实验可以发现,去离子水的表面张力系数比其它液体的表面张力系数大
很多,这是因为去离子水是非极性液体,没有分子间的相互作用力,因此表面张
力很大。
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