文档介绍：实验十三液体表面张力系数的测量
——方法三:拉脱法(力敏传感器)
实验的目的

实验原理
1. 拉脱法
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所需的拉力,从而求得该液体表面张力系数的方法称为拉脱法。所需的拉力是由液体表面张力、环的内外径及液体材质、纯度等因素决定。
2. 吊环法和吊片法比较
(1)吊环法:使用金属细线制成吊环时,在液膜被拉破的瞬间接触角不接近于零,此时所测得的力是表面张力向下的分量,因而所得表面张力系数误差较大,必须用修正公式对测量结果进行修正。
(2)吊片法:虽然液膜被拉破的瞬间接触角趋近于零,但在具体测量时,由于吊片在拉脱过程中容易发生倾斜,实验时吊片的长度上限为3—4cm,而在测量力时,则希望力大一点,有利于提高测量精确度。
(3)片状吊环:新设计有一定厚度的片状吊环。经过对不同直径吊环的多次试验,,在液膜被拉破的瞬间液体与金属环之间的接触角接近于零,此时接触面总周长约为20cm左右。在保持接触角为零时,能得到一个较大的待测力。
3. 实验原理
使用片状吊环,在液膜拉破前瞬间,考虑一级近似,认为液体的表面张力为:
f = f1 + f2 = αл(D1+ D2)
这里α为表面张力系数,D1、D2分别为吊环的外径和内径。
片状吊环在液膜拉破前瞬间有:
此时传感器受到的拉力F1和输出电压U1成正比,有: U1 = BF1
片状吊环在液膜拉破后瞬间有: F2 = mg
同样有 U2 = BF2
片状吊环在液膜拉破前后电压的变化值可表示为:
U1- U2 = △U = B· △F = B(F1- F2)= Bαл(D1+ D2)
由上式可以得到液体的表面张力系数为:
这里U1:液膜拉断前瞬间电压表的读数,U2:膜拉断后瞬间电压表的读数
实验内容(用拉脱法测量水的表面张力):
,用最小二乘法作直线拟合,求出传感器灵敏度B。
图2液膜的收缩
、外直径。
,调节升降台,将液体升至靠近环片的下沿,观察环状吊片下沿与待测液面是否平行,将金属环状吊片取下后,调节吊片上的细丝,使吊片与待测液面平行。(注意:吊环中心、玻璃皿中心最好与转轴重合。)
,使其渐渐上升,将环片的下沿部分全部浸没于待测液体。然后反向调节升降台,使液面逐渐下降。这时,金属环片和液面间形成一环形液膜,出现“浸润”现象,继续下降液面,测出环形液膜即将拉断前一瞬间数字电压表读数值 U1和液膜拉断后一瞬间数字电压表读数值U2。(注意:液膜断裂应发生在转动的过程中,而不是开始转动或转动结束时,因为此时振动较厉害,应多次重复测量。)
实验仪器
液体表面张力测定装置、砝码盘和砝码、圆环型吊片、卡尺、温度计
图1液体表面张力测定装置
实验步骤:
(15分钟)
(1cm左右),用双面胶与升降台面贴紧固定。

,在加砝码前首先对仪器调零