液体表面张力系数测定物理实验.doc

液体表面张力系数的测定实验报告
【实验目的】
1．学会用拉脱法测定液体的表面张力系数。
2．了解焦利氏秤的构造和使用方法。
3．通过实验加深对液体表面现象的认识.
【实验仪器】
焦利氏秤1把，U形金属环1条，砝码1盒，镊子1把，玻璃皿1个，温度计1支，酒精灯1个，蒸馏水100ml，游标尺1把。
【实验原理】
图3-1
由于液体分子与分子间的相互作用，使液体表面层形成一张紧的膜，其上作用着张力,叫做表面张力。设想在液面上作长为L的线段，线段两侧便有张力相互作用,其方向与L垂直，大小与线段长度成正比，如图3-1所示。即有
式中为表面张力系数，其单位为。
表面张力系数是研究液体表面性质所要用到的物理量，不同种类的液体，值不同；同一种液体的值随温度上升而减小;液体不纯净，值也会改变。因此,在测定值时必须注明在什么温度下进行，液体必须保持纯净。
测量表面张力系数的方法很多，本实验用拉脱法测定。
图3—2
将环形金属环浸入液体中，然后慢慢拉起，这时在金属环内带起了一层薄膜，如图3-2所示。要想使金属环由液面拉脱，必须用一定的力。
（注意有两个表面)
（3-2）
本实验用焦利氏秤测出，然后代入式（3-2）计算出值。
二、 仪器构造
焦利氏秤实际上就是一个比较精确的弹簧秤，焦利氏秤的构造如图所示，用焦利氏秤测力是根据胡克定律
式中,为弹簧的劲度系数，等于弹簧 伸长单位长度的拉力， 为弹簧伸长量,如果已知值，再测定弹簧在外力作用下的伸长量，就可以算出作用力的大小。

【实验步骤】
一、值的测定
1．按图3-3挂好弹簧，小指针和砝码盘，再调节底板三角底座上的螺丝，使小指针处于镜子中，能上下自由振动且不与镜子相碰；
2．调节旋钮D，使镜子上的标线处于“三线重合”位置（镜子刻线、小指针和小指针的像重合），读出标尺上的读数。如弹簧振动不停，可将镊子靠在弹簧上端，轻轻阻挡弹簧，即可停止振动；
3．在砝码盘上加1.0g、2。0g、3。0g、4.0g、5。0g、6.0g、7.0g、8。0g、9.0g的砝码，调节小游标,当刻线重新处于“三线重合”位置时，读出读数;
4． 再加入1.0g砝码，然后依次取出1。0g砝码，分别记下，取二者平均值,用逐差法求出弹簧的劲度系数。即
二、 的测定
1。 先用洗涤液，再用蒸馏水洗净玻璃皿,把装有蒸馏水的玻璃皿放在平台上。用镊子夹住金属环在洒精灯上烧干,再挂在挂钩上；
2。 调节旋钮，使镜子刻线处于“三线重合”位置，读出标尺上的读数;
3。 调节旋钮，让金属环的水平部分和液面接触(水平部分如果和液面不行，
可用镊子调整金属环几次)；
4．观察镜子刻线是否在“三线重合”位置,如果不在，继续调节旋钮，直至标线处于“三线重合”位置；
5．在镜子刻线始终处于“三线重合”的情况下拉脱液膜，读出读数。这个过程的动作应缓慢，旋转旋钮使平面台微降，液膜被拉起，这时弹簧伸长，再不断旋转旋钮控制平台，直至液膜恰好破灭;
6．重复步骤2、3、4、5共5次，将数据记入表3-2中；
7． 用游标尺测出金属环的内外直径
【数据记录与处理】
1. 利用上式计算出、。
2。 根据温度T,在-T表上查出该温度下水的表面张力系数，与所测量的作比较，算出百分误差。
表3-1 k值的测定
砝码质量/g
增重读数/mm
减重读数/mm
平均值/mm
0.0
218.00
218。00
218。00
1。0
221.08
221。12
221.10
2。0
223。64
223.66
223.65
3。0
226.50
226.52
226.51
4.0
229。36
229。40
229.38
5。0
232。46
232.48
232。47
6。0
235.38
235。42
235.40
7.0
238.34
238。38
238.36
8.0
241.44
241.48
242.46
9。0
244。36
244。40
244.38
mm
mm
mm
N/m （g=9。8）
表3-2 F的测定
T=__16___
次数
初始位置/mm
水膜破裂时读数x/mm
弹簧的伸长/mm
1
202.34
206。82
4。48
2
202。40
207.30
4.50
3
200。04
204。52
4。48
4
201。84
206。36
4。52
5
201。46
206。02
4.56
相对不确定度
不确定度
张力系数
百分误差=100％=_5。2%_____
【附表及实验数据】
表3—3 水对空气的T表
TC
/N
TC
/N
2
0。0750
22
0。0722
4
0.0766
24
0.0719
6
0.0766
26
0。0717
8
0。0764
28
0.0714
10
0.0761
30
0。0711
12
0。0757
32
0。0709
14
0。0754
34
0.0705
16
0。0733
36
0.0702
18
0。0730
38
0.0698
20
0.0725
40
0.0695