液体表面张力系数测定物理实验

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 0.0218.00218.00218.00 1.0221.08221.12221.10 2.0223.64223.66223.65 3.0226.50226.52226.51 4.0229.36229.40229.38 5.0232.46232.48232.47 6.0235.38235.42235.40 7.0238.34238.38238.36 8.0241.44241.48242.46 9.0244.36244.40244.38 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/mm1202.34206.824.482202.40207.304.503200.04204.524.484201.84206.364.525201.46206.024.56 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/NTC/N20.0750220.072240.0766240.071960.0766260.071780.0764280.0714100.0761300.0711120.0757320.0709140.0754340.0705160.0733360.0702180.0730380.0698200.0725400.0695