文档介绍：最大泡压法实验报告..
最大泡压法实验报告..
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最大泡压法实验报告..
华南师范大学实验报告
学生姓名
XXX
学
号
XXXXXXXXXXX
专
业
XXXXXX
年级、班级
XXXXXXXXX
课程名称
XXXXXX
实验项目最大泡压法测定溶液的表面张力
实验类型
：□验证□设计√综合
实验时间
2013 年 4
月 11
日
实验指导老师 XXXXXX 实验评分
合作者： XXXXXXXXXX
室温： ℃
福廷气压计大气压： ()
大气压校正值： ( mmHg)
一、前言
广义上，表面张力存在于任何两相界面处。对于一般溶液，表面张力是指液体限制其表面增大
以及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力。表面张力的存在，产生了弯曲液面下的附加压力，从而引起了毛细现象。当往溶剂中加入某种溶质时，更会使溶剂表面张力发生变化，形成表面吸附现象。因此测定溶液表面张力，对于研究界面化学，具有重要意义。
最大泡压法测量溶液的表面张力实际上是毛细管上升法的一个逆过程。系统抽气减压，压力差在毛细管端面上产生的作用力刚大于液体表面张力时，气泡即会脱出，从而可从压力差大小计算出表面张力。通过表面张力的测量，即可了解溶液界面处的许多性质。
二、实验目的
1）掌握最大泡压法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。
2）了解弯曲液面下产生附加压力的本质，熟悉拉普拉斯方程，吉布斯吸附等温式，了解朗格缪尔单分子层吸附公式的应用。
3）测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算饱和吸附量 , 由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积及吸附层的厚度。
三、实验原理
（ 1）表面张力的产生
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在液体的内部任何分子周围的吸引力是平衡的（此处不考虑分子间斥力的影响）。但在液体表面层的分子却不相同。因
为表面层的分子，一方面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到液面外部气体分子的吸引，而且前者的作用力要比后者大。因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并
指向液体内部的不平衡力（如图所示）
。
图 1 液体内部和表面层分子受力情况
这种吸引力有使表面积最小的趋势，要使液体表面积增大就必须要反抗分子的内向力而做功以
增加分子位能。所以分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能。
2
2
所引起的表面自由能的变化值
G称为单位表面
通常把增大 1m 表面所需的最大功
A 或增大 1m
的表面能，其单位为 J/m2。而把液体限制其表面增大以及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力，其单位是 N/m。液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。
实际上，不仅在气液界面存在表面张力，在任何两相界面处都存在表面张力。表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向使表面积缩小的一侧。液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。液体的表面张
力与液体的纯度有关。在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
由于表面张力的存在，产生很多特殊界面现象。
（ 2）弯曲液面下的附加压力
静止液体的表面一般是一个平面，
但在某些特殊情况下（例如在毛细管中），则是一个弯曲表面。
由于表面张力的作用，弯曲表面下的液体或气体与在平面下情况不同，前者受到附加的压力。
如果液面是水平的，则表面张力也是水平的，当平衡时，沿周界的表面张力互相抵消，此时液
体表面内外压力相等，且等于表面上的外压力
p 。
o
如果液面是弯曲的，则沿某一周界上的表面张力不是水平的。平衡时，表面张力将产生一个合
力 p ，而使弯曲液面下的液体所受实际压力与外压力
p
不同。当液面为凸形时，该合力指向液体内
s
o
部，液面下的液体受到的实际压力大于外压，为
p’=po +ps；当液面为凹形时，合力指向液体外部，
液面下的液体受到的实际压力小于外压，为
p