液体表面张力系数的测定报告模板.docx
液体表面张力系数的测定报告模板液体表面张力系数的测定实验报告模板 1了解水的表面性质，用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。 2学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。 焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，水，游标卡尺等。 液体具有尽量缩小其表面的趋势，好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力。测量表面张力系数的常用方法：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。此试验中采用了拉脱法。拉脱法是直接测定法，通常采用物体的弹性形变来量度力的大小。液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。液体内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围，他所受到的周围分子合力为零。由于液体上方的气象层的分子很少，表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零。这个力垂直于液面并指向液体内部。所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使得液体表面自然收缩，直到处于动态平衡。 表面张力 f 与线段长度 L 成正比。即有： f = L 比例系数 称为液体表面张力系数，其单位为m-1。 将一表面洁净的长为 L、宽为 d 的矩形金属片竖直浸入水中，然后慢慢提 起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有 F = mg + f 式中 F 为把金属片拉出液面时所用的力；mg 为金属片和带起的水膜的总重量； f 为表面张力。此时， f 与接触面的周围边界 2,代入式中可得 = F mg2( L + d ) 本实验用金属圆环代替金属片，则有 F mg = (d1 + d2 ) 式中 d1、d2 分别为圆环的内外直径。 1调 “三线对齐” 2 测量弹簧的倔强系数 K 3测值。 F mg = f = K S 代入得 K S = (d + d ) 1 2 4用卡尺测出 d1、d2 值，将数据即可算出水的 值。 5. 再记录室温，可查出此温度下蒸馏水的标准值 ，并做比较。 四、强调注意事项: 持洁净。 1由于杂质和油污可使水的表面张力显著减小，所以务必使蒸馏水、烧杯、金属片保 2清洁后的用具，切勿用手触摸，应有镊子取出或存放。 3测量 S 时要避免水膜提前破裂，否则实验误差较大，其中引起水膜提前破裂的因素 有：桌面的震动，空气的流动，金属圆环底部不水平等。 1.用逐差法计算弹簧的倔强系数K 砝码数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 增重读数(mm) 减重读数(mm) 平均数Li(mm) Li+5-Li(mm) 246.82 255.78 264.62 275.44 284.32 296.44 305.22 315.24 326.32 334.52 246.32 254.82 264.44 275.32 285.42 295.82 304.88 315.18 325.82 335.12 246.57 255.05 264.61 275.38 284.87 296.13 305.05 315.21 326.07 334.82 49.56 50.00 50.60 50.69 49.95 014DL=å(Li+5-Li)=50.16 5i=0K=5g=0.976 DLsDL=DA=å(DL-DL)/(5-1)=0.485 2it0.95sDL=0.584 nDB=D仪=0.02mm 1.05DDL=D2A+D2B=0.560 DK=æ-5göçç(DL)2DDL÷÷èø2=0.010 2计算液体表面张力f 次数 1 2 3 4 5 初始位置S0(mm) 水膜破裂时读数Si(mm) S=SiS0(mm) 245.60 238.82 231.62 224.42 217.48 2DS(mm) 2.05 247.76 240.70 233.84 226.56 219.32 2.16 1.88 2.22 2.14 1.84 sDS=DA=å(DS-DS)/(5-1)=0.188 it0.95sDS=0.226 nDB=D仪=0.02mm 1.05DDS=D2A+D2B=0.226 3. 金属环外、内直径的测量(本实验直接给学生结果) 平均值(mm) d1 d2 34.92 33.12 a=KDS=0.009 p(d1+d2)3计算表面张力系数a及不确定度 æöæöDSKç÷çDa=çDK÷+çDDS÷=0.462 ÷øèp(d1+d2)øèp(d1+d2)4.表面张力系数的理论值：0.0728 221. 定标时砝码盘摇晃，会使传感器受到大于砝码盘重力的力的作用，这会导致测得的电压值偏大，致使定标获得的k过大，导致最后求得的结果偏小 2. 如果吊环不水平，则会导致水面在下降过程中，水膜并不是同时破裂，实际作用于吊环 的水膜长度只是吊环周长的一小部分，这会会导致最后求得的结果偏小 3. 测定仪测量电压值并不是连续的，需要一定的时间来进行反应，若在水膜即将破裂时水面下降过快，传感器尚未显示出实际的最大电压值， 吊环就已经脱离水面。这样会导致所测得的张力过小，从而导致求得的系数过小； 1. 用焦利称测量微小力的依据是什么？ 答：如果我们在砝码托盘上加X克砝码,弹簧伸长了某一长度,细金属杆上镜中的标线即向下移动,此时三线不再重合.转动旋钮使管向上移动,因而细金属杆也随之向上移动.当三线又重合时,在管及管的游标上可读出第二个读数,该读数与第一个读数这差就是弹簧在增加X克重量时所伸长的长度. 2金属圆环浸入水中，然后轻轻提起到底面与水面相平时，试分析金属圆环在竖直方向的受力。 答：竖直向下的重力，液体表面张力沿竖直方向向下的分力，弹簧拉力 3 分析式成立的条件，实验中应如何保证这些条件实现？ 答：式在欲脱离水膜而又恰未脱离的极限状态时成立，应该保证金属圆环水平拉 出水面 4 本实验中为何安排测，而不是分别测F和mg？ 答：因为直接测F比较麻烦，而且F改变得较小，可能需要力传感器，实现起来不方便也不简单。 5. 本实验影响测量的主要因素有哪些？这些因素使a偏大还是偏小？ 答：实验表明，与液体种类、纯度、温度和液面上方的气体成分有关，液体温度越 越多，值越小，只要上述条件保持一定，则是一个常数 原始数据：
