文档介绍：实验报告

26系 06级姓名:王海亮学号:PB06013232
实验题目:焦利氏秤法测液体表面张力
试验目的:
在本实验中要着重学****焦利氏秤独特的设计原理,并用它测量液体的表面张力系数。了解表面张力的意义,表面张力描述了液体表层附近分子力的宏观表现。学会用逐差法,画图法求弹簧秤的劲度系数。
实验原理:
1、液体表层内分子力的宏观表现,使液面具有收缩的趋势。想象在液面上划一条线,表面张力就表现为直线两侧的液体以一定的拉力相互作用。这种张力垂直于该直线且与线的长度成正比,比例系数称为表面张力系数。
把金属丝AB弯成如图5、2、1-1(a)所示的形状,并将其悬挂在灵敏的测力计上,然后把它浸到液体中。当缓缓提起测力计时,金属丝就会拉出一层与液体相连的液膜,由于表面张力的作用,测力计的读数逐渐达到一最大值F(超过此值,膜即破裂)。则F应当就是金属丝重力mg与薄膜拉引金属丝的表面张力之与。由于液膜有两个表面,若每个表面的力为F
’,则由

得 (1)
显然,表面张力F’就是存在于液体表面上任何一条分界线两侧间的液体的相互作用拉力,其方向沿着液体表面,且垂直于该分界线。表面张力F’的大小与分界线的长度成正比。即
(2)
式中σ称为表面张力系数,单位就是N/m。表面张力系数与液体的性质有关,密度小而易挥发的液体σ小,反之σ较大;表面张力系数还与杂质与温度有关,液体中掺入某些杂质可以增加σ,而掺入另一些杂质可能会减小σ;温度升高,表面张力系数σ将降低。
测定表面张力系数的关键就是测量表面张力F’。用普通的弹簧就是很难迅速测出液膜即将破裂时的F的,应用焦利氏秤则克服了这一困难,可以方便地测量表面张力F’。
2、焦利氏秤由固定在底座上的秤框、可升降的金属杆与锥形弹簧秤等部分组成,如图5、2、1-2所示。在秤框上固定有下部可调节的载物平台、作为平衡参考点用的玻璃管与作弹簧伸长量读数用的游标;升降杆位于秤框内部,其上部有刻度,用以读出高度,框顶端带有螺旋,供固定锥形弹簧秤用,杆的上升与下降由位于秤框下端的升降钮控制;锥形弹簧秤由锥形弹簧、带小镜子的金属挂钩及砝码盘组成。带镜子的挂钩从平衡指示玻璃管内穿过,且不与玻璃管相碰。
焦利氏秤与普通的弹簧秤有所不同:普通的弹簧秤就是固定上端,通过下端移动的距离来称衡,而焦利氏秤则就是在测量过程中保持下端固定在某一位置,靠上端的位移大小来称衡。其次,为了克服因弹簧自重引起弹性系数的变化,把弹簧做成锥形。由于焦利氏秤的特点,在使用中应保持让小镜中的指示横线、平衡指示玻璃管上的刻度线及其在小镜中的像三者对齐,简称为三线对齐,作为弹簧下端的固定起算点。
实验内容:
1确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数把锥形弹簧,带小镜子的挂钩与小砝码盘依次安装到秤框内的金属杆上。调节支架底座的底脚螺丝,使秤框竖直,小镜子应正好位于玻璃管中间,挂钩上下运动时不致与管摩擦。