实验报告：掺杂对纯净水表面张力系数的影响.docx

实验报告实验名称：掺杂对纯净水表面张力系数的影响班级：13材料化 学姓名：于辉同组成员：杨科，韦俊洋实验目的1 .要求学生学会对力敏传感器的灵敏度进行定标，并用拉脱法测量液体的表面张力 系数；2. 了解和掌握硅压阻式力敏传感器测量原理和测量方法；3. 研究参杂对液体表面张力系数的影响。实验器材、药品 及试剂硅压阻式力敏感传感器及金属外壳；升降台；金属圆环或金属片；培养皿；数 字电压表；游标卡尺；纯净水；食盐；洗衣液；肥皂液；洗洁精，肥皂粉。实验原理测量一个已知周长的金属圆环或金属片从待测液体表面脱离时需要的力，从而求得该液体表面 张力系数的实验方法称为拉脱法。用拉脱法测定液体表面张力系数装置如图1.1。力敏待感器图1.1液体表面张力测定装置硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成 一个非平衡电桥。当外界压力作用于金属梁时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号 输出，输出电压大小与所加外力成正比。即U = Kf (1.1)(1.1)式中，f为外力的大小，K为硅压阻式力敏传感器的灵敏度， U为传感器输出电压的大 小。在实验前要先对力敏传感器定标，也即求得K。若接触液体采用金属吊环法时，考虑一级近似可以认为脱离力为表面张力系数乘以脱离表面的 周长，即f =咨(D + D2) (1.2)(1.2)式中，f为脱离力，DD2分别为圆环的外直径和内直径，a为液体的表面张力系数。实 验中要测出环形液面拉断前一瞬间数字电压表读数值U1及液面拉断后金属吊环稳定时数字电压表 读数值。则液体的表面张力为数据记录表：基本数据：圆环外径D=3510mm ；圆环内经D2= 3290mm ；室温t=23°C表1.1压力传感器定标数据记录表砝码质量M (mg)500100015002000250030003500电压表读数V (mV)16.032.048.064.080.095.5111.6表1.2测定表面张力数据记录表液体次数U1(mV)U2(mV) U(mV)表面张力f(X10-3N/)表面张力系 数a(x10-3N/m)a平均 值(x10- 3N/m)17.6-13.220.86.5230.47纯净水23.0-21.324.37.6235.6134.2237.9-17.125.07.8336.5910.3-26.326.68.3338.93食盐水20.2-26.827.08.4639.5339.1830.2-26.526.78.3639.0712.7-17.920.66.4630.19洗衣液水27.8-13.821.66.7731.6432.3239.7-14.324.07.5235.1411.8-11.213.04.0719.02肥皂水21.2-16.818.05.6426.3623.8231.3-16.517.85.5826.07数据分析和处理:绘制 M-V 线性关系图像M(mg)(2)计算传感器灵敏度V=KMgV/M=Kg由 M-V 曲线可得：V/M=Kg=( 111.6-16.0) mv/(3.5 X 10人(-3)-0.5 X 10A(-3)kg=31.9 X 10 3 mv/kgK=3.19X103mv/N实验结果分析与讨论【液体表面张力受哪些因素的影响？哪类物质可做水的的表面活性剂？】影响液体表面张力的因素：液体的种类。不同液体的分子间作用力不同，分子间作用力大，表面张力就大。水具有较大的 表面张力，而油的表面张力较小。温度。当温度升高时，液体分子间引力减弱，同时其共存蒸气的密度加大，表面分子受到液体 内部分子的引力减小，受到气相分子的引力增大，表面张力减小。一种溶剂中溶入其他物质，表面张力会发生变化。如果在纯水中加入少量表面活性刑，其表面张力就会急剧下降。可以做水的的表面活性剂的物质：1. 单硬脂酸甘油酯2. 失水山梨醇硬脂酸酯3. 双硬脂酸聚甘油酯4. 单烷基磷酸酯性状5. 十六酸十六酯.实验心得教师评阅实验报告实验名称：不良导体导热系数的测量班级：13材料化 学姓名：于辉同组成员：杨科，韦俊洋实验目的1. 了解热传导现象的物理过程；2. 用稳态法测定热的不良导体一苹胶的导热系数；3. 学会用热电偶测量温度。实验器材、药品 及试剂导热系数测定仪；秒表；待测样品（橡胶盘热电偶；直流数字电压表；物理天平；游标卡尺；杜瓦瓶；、铝芯）、冰块、硅油。实验原理傅里叶导热方程式表明，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此相距为h、温度分别为 T1,匕的平行面（设TT），若平面面积均为S，在贤时间内通过面积S的热量8Q满足下述表达式：（2.1）式中8Q/8t为热流量，人为该物质的热导率（又称导热系数）。力在数值上等于相距单位长度的两 平面的温度相差1个单位时，在单位时间内通过单位面积的热量；其单位为W/（mK）。本实验采用稳态法进行测量，其原理如图2.2所示。当传热达到稳态时，样品上下面的温度T1和T的值将不变，这时可以认为发热盘A通过圆盘样品B上平面传入的热量与由散热盘P向周围2环境散热的速率相等。由式（2.1）可知：通过B盘传热速率Q . T-T = X _2兀R2（2.2）th bB式中RB为圆盘样品的半径七为样品的厚度P盘在温度为T时的散热速率为2QTmctt t=t2（2.3）式中，m为P盘的质量，c为其比热容，T t为P盘处 t=t2在T时的冷却速率。2由（2.2）、（2.3 ）两式得:.T TT人 兀 R2 = mc B2（2.4）但要注意，上式中的P盘处在T时的冷却速率芬是铜盘P在完全表面暴露于空气中的冷T-T2却速率，其散热表面积为2兀R2 + 2兀Rphp。然而，在观察测量样品的稳态传热时，P盘的上表面是 被样品覆盖着的，并未向外界散热，所以当样品盘B达到稳定状态时，散热面积仅为：丸Rp + 2兀Rphp。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比，在稳态时铜盘散热速率的表达式应 作如下修正：QTmctt（兀 R 2 + 2 兀 R h ）（2兀 R2 + 2兀 R h ）T T2PP P于是，经修正后（2.4）式变为：（2.5）化简后得:T-Tn T人去兀R2 = mcBTT2（兀 R 2 + 2 兀 R h ）（2 兀 Rp + 2 兀 Rphp）（2.6）人mc笠（丸R +2丸W）x4x（27）t t 了（2兀 Rp + 2兀 Rphp） T1 - T 兀 R；'数据记录与处理表:基本数据：散热盘（黄铜）比热容：c=385 J / Kg °C表2.1用游标卡尺测量待测样品直径和厚度，各测6次。待测样品56平均值（橡皮样品）1234直径（mm）130.3128.5130.0128.1130.4129.1129.3厚度（mm）8.007.908.108.157.958.008.00表2.2散热盘P盘的质量、直径和厚度测测量数据记录表P盘123456平均值直径（mm）130.5129.1128.5131.0130.2128.0130.00厚度（mm）8.007.558.017.807.508.037.88质量（kg）0.88860.89000.90010.85990.88000.89800.8988表2.3稳态时的温度TT2的值,T1= 3.50; T2=2.13时间（min）12345678910V T1（mV）3.513.503.493.493.483.503.513.503.493.50V T2（mV）2.182.182.172.142.142.142.142.132.132.13表2.4散热盘的冷却速率数据记录表:时间（s）020406080100120140160180V T3 （mV）2.362.272.252.222.202.172.172.152.152.144、散热速率曲线绘制、线性拟合法计算散热盘的冷却速度曲线绘制VT3（mV）时间（s）160180VT3 (mV)2.152.14P在T2的冷却速率 T/At I T=T2 （即 对应于T2的斜率）选取邻近T2的温度数据：T/At I T=T2= (2.15-2.14)mV/(180-160)s=0.0005mV/s计算散热盘的冷却速度:5、利用公式 X = mc堕（Rp + 2七）x 机 x-计算导热系数，并对实验结果分析与讨利用公式菩（2r + 2h） t -T兀d2打算导热系数，并对实验结果分析与讨论：X = m旦旦*x*xLAt(2R + 2h ) T T 兀 d 2=0.8988 X385 X 0.0005 x" ( 65.00+15.76 ) /(260.00+15.76) ) X (4X8.00)/(3.50-2.13) X (1/3.14X 129.32 )=2.25X 10"(-5)WmTKT实验心得教师评阅实验报告实验名称：温度的电测法班级：13材料化 学姓名：于辉同组成员：杨科，韦俊洋实验目的1. 学习使用毫伏表测定温差电动势及热电偶工作原理。2. 学习热电偶定标、测温方法.3 .掌握热电偶定标曲线的绘制规则。4.学习用热电偶设计温度计实验器材、药品 及试剂TE-1温差电偶装置（铜-康铜热电偶或镍铬-镍铝热电偶），水银温度计，量程为200mV的数字电压表，电热杯（或玻璃烧杯），双层保温杯，直流稳压电源，导线若干.实验原理1. 热电偶热电现象及测温原理当两种不同金属互相接触时，在接触面上产生一个接触电位差（伯 尔贴电动势）.同一种金属两端处于不同温度时，金属的两端就产生 一个电位差（汤姆逊电动势）而由两种不同的金属或两种不同成分 的合金的两端彼此焊接（或熔接）在一起组成闭合回路时，如图3.1， 若两端点温度分别保持为，和0则回路中就有温差电动势，它是伯 尔贴电动势和汤姆逊电动势之和.0图3.2产生温差电动势的装置称为热电偶。温差电动势的大小与组成热电偶的材料有关，也与温度t 和t0有关。当材料一定时，温差电动势E唯一地决定于两端点的温度差t-tn，其大小近似为：气=C（t -10） （3.1）式中C为温度系数，由组成热电偶的材料决定.用热电偶测量温度时，通常把一端置于被测温场中，称为测量 端（热端）；另一端恒定于某一温度，称为参考端（冷端），如图3.2所 示。一般将冷端置于冰水混合物（t°=0°C）中。当t0恒定时，热电偶所产生的温差电动势仅随测量端温度变 化.只要把已测得的温差电动势与测量端温度的对应关系整理成 热电偶定标曲线，测量时便可根据测得的温差电动势来求得被测 温度.2. 热电偶的定标热电偶的定标就是用实验方法，找出热电偶热端温度与温差电动势的对应关系曲线.根据 温度给定方法和测定方法不同，热电偶的定标方法分为纯物质定点定标法和比较定标法等.这里 仅介绍比较定标法.将热电偶冷端置于冰水混合物中，热端置于热水中，让其自然冷却，用水银温度计测量其 温度，同时用电位差计测出对应温度时的热电偶温差电动势，以一定温度间隔进行多点测量后画 出Ex（t）-t定标曲线。数据记录及处理:表3.1测量数据表格(C)2530354045505560657075808590沮至电动势E(x10-4V)0.921.031.181.341.511.611.842.052.272.502.722.963.203.46沮至电动势E2(x10-4V)0.890.981.091.281.431.722.172.432.112.853.013.243.443.64沮至电动势ExE0-4V)0.9051.0051.1351.3101.4701.6652.0052.2402.1902.6752.8653.1003.3203.550绘制Ex-t线性拟合曲线用图解法算出该热电偶的温差电系数Ex(X10"(-4)由题意可得：该热电偶的温差电系数即 为Ex-t曲线的斜率(3.550-0.905)X10，(-4) V/(90-25)°C=4.07X10A(-6)V/°C2.用热电偶装置测量实验室温度，并与水银温度计测得的结果进行比较。 答：热电偶装置测得的温度更为精确。实验心得教师评阅