文档介绍：液体表层厚度约内的分子所处的条件与液体内部不同,液体内部每一分子被周围其它分子所包围,分子所受的作用力合力为零。由于液体表面上方接触的气体分子,其密度远小于液体分子密度,因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多,也就是说所受的合力不为零,力的方向是垂直与液面并指向液体内部,该力使液体表面收缩,直至达到动态平衡。因此,在宏观上,液体具有尽量缩小其表面积的趋势,液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。表面张力能说明液体的许多现象,例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。因此,了解液体表面性质和现象,掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。测定液体表面张力系数的方法通常有:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。本实验仅介绍拉脱法。拉脱法是一种直接测定法。
【实验目的】
,掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法,计算该传感器的灵敏度。
,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。
。
【实验原理】
如果将一洁净的圆筒形吊环浸入液体中,然后缓慢地提起吊环,圆筒形吊环将带起一层液膜。使液面收缩的表面张力沿液面的切线方向,角称为湿润角(或接触角)。当继续提起圆筒形吊环时,角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜的里、外两个表面的张力均垂直向下,设拉起液膜破裂时的拉力为,则有
(1)
式中,为粘附在吊环上的液体的质量,为吊环质量,因表面张力的大小与接触面周边界长度成正比,则有(2)
比例系数称为表面张力系数,单位是。在数值上等于单位长度上的表面张力。式中为圆筒形吊环内、外圆环的周长之和。
(3)
由于金属膜很薄,被拉起的液膜也很薄,很小可以忽略,于是公式简化为:
(4)
表面张力系数与液体的种类、纯度、温度和它上方的气体成分有关。实验表明,液体的温度越高,值越小,所含杂质越多,值也越小。只要上述这些条件保持一定,值就是一个常数。本实验的核心部分是准确测定,即圆筒形吊环所受到向下的表面张力,我们用型液体的表面张力系数测定仪测定这个力。
【实验仪器】
型液体的表面张力系数测定仪主要结构是:1、底座;2、立柱;3、横樑;4、压阻力敏传感器;5、数字式毫伏表;6、有机玻璃器皿(连通器);7、标准砝码(砝码盘);8、圆筒形吊环。
【实验内容】
1、开机预热分钟。
2、清洗有机玻璃器皿和吊环。
3、在有机玻璃器皿内放入被测液体。
4、将砝码盘挂在力敏传感器的钩上。
5、若整机已预热分钟以上,可对力敏传感器定标,在加砝码前应首先读取电子秤的初读数(该读数包括砝码盘的重量),(注:对于加有调零装置的仪器,可以通过调节机箱后面的调零旋钮,使初读数为零)。然后每加一个砝码,读取一个对应数据,记录到表格中,注意安放砝码时动作要应尽量轻巧。用逐差法求力敏传感器的转换系数。
6、换吊环前应先测定吊环的内外直径,然后挂上吊环,读取一个对应数据,在测定液体表面张力系数过程