液体表面张力的测定实验课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2024/11/13,液体表面张力系数的测定,2023/9/25液体表面张力系数的测定,一、表面张力现象与形成条件,为什么水面上的小昆虫能在水面上行走，而不会沉入水中？,用水吹不出气泡，,而洗衣粉水、肥皂水则可以？,一、表面张力现象与形成条件为什么水面上的小昆虫能在水面上行走,2024/11/13,大珠小珠落玉盘,2023/9/25大珠小珠落玉盘,二、表面张力的定性解释,分子间既有引力作用 又有斥力作用,r,二、表面张力的定性解释r,液体表面,张力,产生的原因是 液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层。,2024/11/13,液体表面张力产生的原因是 液体跟气体接触的表面存在一个薄层，,表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，具有收缩趋势，所受合外力指向液体内部，因此有向液体内部运动的趋势，就是表面,张力,产生的原因。,2024/11/13,表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大,如果液面是水平的，则表面张力,f,也是水平的。当平衡时，沿周界的表面张力互相抵消。此时液体表面内外压相等，而且等于表面上的外压力,P,0,。,2024/11/13,如果液面是水平的，则表面张力f也是水平的。当平衡时，沿周界的,如果液面是弯曲的，则沿,AB,周界面上的表面张力,f,不是水平的。当平衡时，表面张力将有一合力。,当液面为凸形时，合力指向液体内部。表面内部的液体分子所受压力必大于外部压力。,2024/11/13,如果液面是弯曲的，则沿AB周界面上的表面张力f不是水平的。当,当液面为凹形时，合力指向液体外部。液体内部的压力将小于外面的压力。,2024/11/13,当液面为凹形时，合力指向液体外部。液体内部的压力将小于外面的,影响表面张力的因素,温度,杂质含量,影响表面张力的因素温度,三、实验测量方法:,拉脱法,毛细管升高法,液滴测重法,我们的实验采用第一种实验方法。装置示意图如下：,三、实验测量方法:,拉脱法,1,、基本原理,膜拉脱时的最大力,2,、要解决的技术问题,微小变力的测量方法,3,、微小变力的,测量方法,非电量电测，通过物理效应将非电学量转换为电学量进行测量。在本实验中利用压电效应将力转换为电压进行测量。,2024/11/13,拉脱法1、基本原理2023/9/25,1,）,.,标定力传感器灵敏度,(,求斜率,),；,U,为测量电压，,F,是拉力，,B,是灵敏度,2)测量水的表面张力系数,D,2,吊环外径,;,D,1,吊环内径,;,U,1,吊环脱离水面前电压极大值；,U,2,吊环脱离水面后电压稳定值；,1）.标定力传感器灵敏度(求斜率)；,四、实验仪器：,2024/11/13,电压表,四、实验仪器：2023/9/25电压表,五、实验步骤：,1.,定标的实验步骤：,调节仪器水平,调传感器高度和位置，注意其水平。挂上挂环后，调节传感器高度、方位、长度，让其处于升降台的中央；在测量过程中不能变动。,挂上砝码托盘,打开电压表电源，将起始读数调在,10.0-50.0mV,之间。,加砝码，稳定后读电压表示数（加、减砝码各测一次）。,五、实验步骤：1.定标的实验步骤：,2.,测量水的表面张力,的实验步骤：,挂上吊环，注意挂环水平；,以顺时针转动升降台使液面上升至环下沿部分没入液体中；,改为逆时针转动升降台使液面下降；,试测，若数据问题即可开始实验数据记录；观察环浸入液体中及从液体中拉起时的电压表最大读数 和拉断稳定后的读数,并记录在表格中。,2024/11/13,2.测量水的表面张力的实验步骤：2023/9/25,操作注意事项,挂上砝码托盘后，电压表起始读数调在,10.0-50.0mV,之间；,挂上吊环时要用力较轻，以免损坏传感器挂钩；,调节传感器水平、高度和长短并在整个实验中保持不变。同时，挂钩位置也不变；,取放砝码必须用镊子不能用手直接拿；,仔细检查吊环水平，在旋转升降台时，尽量使液体的波动要小；,工作室不宜风力较大，以免吊环摆动致使零点波动，所测系数不正确；,完成实验后，将水盘中的水倒掉并擦拭干净；关掉电源，摆放整齐。,操作注意事项挂上砝码托盘后，电压表起始读数调在10.0-50,1.,力敏传感器定标,g=9.794 m/s,2,砝码,6,个，每个质量,0.500g,，注意力的单位和数量级,六、数据处理,砝码个数,1,2,3,4,5,6,力,U+,U-,电压（,mV，平均值）,1.力敏传感器定标 g=9.794,2024/11/13,利用图解法求解,B,（参考值,B=3.00V/N,）,说明：,1.,横坐标是力，纵坐标为电压。注意标度、单位和数量级；,2.,连线时必须连直线；,3.,取点，取相距较远的两个非测量点并读出其值；,4.,计算出传感器的灵敏度。,B,应该取几位？,2023/9/25利用图解法求解B（参考值B=3.00V/N,数据处理举例,(,注意单位、有效数字、数量级,3.013,）,一、力敏传感器定标,g=9.794 m/s,2,砝码个数,1,2,3,4,5,6,电压,mV，,U1,U2,U3,U4,U5,U6,平均值,9.6,24.6,39.3,54.0,68.6,83.5,2024/11/13,1,、逐差法求灵敏度,B,U4 U1=44.4,U5-U2=44.0,U6-U3=44.2,2,、平均法求,B,列出,6,个,方程,前三个方程相加有,73.5=3.00gB +3A (1),后三个方程相加有,206.1=7.50 gB +3A (2),所以，,算出表面张力系数,数据处理举例(注意单位、有效数字、数量级3.013）,2.计算表面张力系数,计算公式,测定,次数,1,2,3,4,5,6,U,1,（,mV）,U,2,(mV),U,1,-U,2,2.计算表面张力系数计算公式测定1 2 3 4 5 6 U1,关于有效数字,20,元,=20.00,元,?,数字仪表显示,20mV=20.0 mV?,20mV=19.5-20.4 mV,（范围）,20.0 mV=19.95-20.04 mV,（范围）,二者意义不一样。,计算时，中间结果的有效位数不能少于直接测量数据的有效位数。,2024/11/13,关于有效数字20元=20.00元?2023/9/25,2024/11/13,2023/9/25,2024/11/13,2023/9/25,思考与习题：,1,、实验中用了什么方式测力？其基本原理是什么？,2,、水的表面张力系数与哪些因素有关？,3,、拉脱装置采用圆环相比其它形状有什么好处？,4,、拉脱装置若不干净，测量数据有什么变化？,5,、怎么判断测量中液面深度不一致对测量结果的影响？,6,、怎么判断测量中拉脱装置圆环水平？,7,、表面张力系数系数测量除拉脱法，还可以用什么方法,思考与习题：,