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滴重法测量表面张力系数的过程分析综述

滴重法测表面张力系数所用的仪器装置简单，只需较少液体便可完成实验，是一种相对方便的实验方法，且需小组合作实验，可以激发团体合作精神。

1.1测量原理及实验装置

如图3.7所示，液体从管口缓缓滴落，由于液滴表面有张力，因此在液滴下落过程中，底部呈曲面，在液滴越来越大的过程中，液滴表面逐渐承受不住自身重力，从而从管口滴落。设管口的半径为r，落下的液滴质量为m，其表面张力系数为σ，重力加速度为g，则可以得到

mg=2πrσ(3.18)

图3.7滴重法

但在实验过程中我们可以明显观察到，滴落的液滴并不是完完整整的一整滴，如图3.8所示，液滴落下时，液滴中下部分正常落下，而与管口相连的部分并未下落，而是作为下一滴液滴的底部继续向下运动，直至下一滴落下。即使采用毛细管也还是会有误差产生，因此Harkins就引入了校正因子f，如表3.1所示。则式3.17变为

σ=mg

图3.8液滴下落时放大

其中f与液滴的大小V和管口的半径r有关，根据f与rV13的关系，可以从表中查得相应的修正系数。实验时,为了得到足够精确的r值，可以采用反复查表迭代的方法-。用滴重计测量蒸馏水的表面张力。首先用游标卡尺量出滴重计管端的直径，计算半径r0;用r0作初值，求得r0V13;查阅表3.1得f1;然后将蒸馏水的表面张力σ和f1代入式(3.18),求得第一次迭代结果r

表3.1Harkins校正因子表

如图3.9所示，滴重计中间带有球状凸起，与凸状物上下两端相连的玻璃管上刻有刻度，其尖端带有小孔，使得液体流经小孔后呈液滴状落下。

图3.9滴重计

实验内容分两部分，第一部分测量液滴体积，第二部分测量滴重计孔径。

(1)测量液滴体积。

将滴重计用蒸馏水淋洗三次之后，将水吸入滴重计至刻度以上，读出液面在每一滴液体落下后的刻度变化。重新将水吸至刻度以上，当液面流经A刻度时开始读滴数，直至流经B刻度，记录下在此过程中滴落的液滴数，由于液滴滴落情况特殊，流经A刻度的第一滴以及流经B刻度的最后一滴都未必完整，因此当液面流经A刻度到第一滴落下，要记下所走过的刻度，当液面经过B刻度到最后一滴落下，也要记下所走过的刻度，用来准确算出A、B两刻度间的液滴数REF_Re\n\h[11]，此过程要重复测量3次，且各次测量得到的结果之间相差不能超过1。

(2)用游标卡尺测量滴重计孔径。根据式3.19便可求得表面张力系数。

1.2问题分析

在使用滴重法进行实验时，需要注意液面下降刻度以及精确记录滴落液滴数，一旦有视觉误差，所测得实验结果就会有偏差，因此最好小组合作实验，最大程度规避失误；其次，数清A、B两刻度间的液滴数是本实验的重要内容，一定要足够精确，否则会对实验结果造成很大影响，因此，一定要记录下从经过A刻度到第一滴落下以及经过B刻度到最后一滴落下这两个时间段内液面流经的刻度，从而准确计算出A、B间的液滴数。为了使测量更为精确，可以先测量一个空烧杯的质量，然后，用滴重计向烧杯中滴尽可能多的液滴，在滴了一定量液体后，再次称量带有液体的烧杯质量，两者之差便为液体的质量，再除以液滴数，便可以得到一滴液滴的质量，若液滴数足够多，液滴质量便越准确。