液体表面张力系数测定物理实验.pdf

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】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f相互作用，其方向与L垂直，大小与线段长度L成正比，如图3-1所示。即有图3-1fL式中为表面张力系数，其单位为N/m。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。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F。图3-2(注意有两个表面)Fmgf1f2Fmg（3-2）(d1d2)本实验用焦利氏秤测出F，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Fkx式中，k为弹簧的劲度系数，等于弹簧伸长单位长度的拉力,x为弹簧伸长量，如果已知k值，再测定弹簧在外力作用下的伸长量x，就可以算出作用力F的大小。【实验步骤】一、k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x。如弹簧振动不停，可将镊子靠在弹0簧上端，轻轻阻挡弹簧，即可停止振动；3．在砝码盘上加、、、、、、、、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、、、、、、、、；;L1L2L3L4L5L6L7L8L94．再加入砝码，然后依次取出砝码，分别记下、、、、、、、、，取二者平均值，用逐差法求出弹簧的劲L'1L'2L'3L'4L'5L'6L'7L'8L'9;度系数。即LL'Liii214L(LL)5i5ii05mgkL二、Fmg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S0；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S1。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、；d133.04mmd234.94mmFmgkSkS(d1d2)【数据记录与处理】1.利用上式计算出k、。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0的作比较，算出百分误差。表3-1k值的测定LL'砝码质量/g增重读数i/mm减重读数i/mm平均值Li/mmL14.886mm4(LL)2it0.95Ai0*0.37138*1.2040.4471mmL5150.02mm22LALB0.4472mmLLL14.8860.4472mmk3.29N/m（g=）表3-2F的测定T=__16___c,00.0733N/m次数水膜破裂时读数x/mm初始位置S0/mm弹簧的伸长S/mm1234515SS4.508mm5ii15(SS)2itAi1*0.950.033466*1.2040.0403mmS515B0.02mm22SASB0.04472mmSSS4.5080.04472mm3.29*4.508/(3.14*67.98)0.06948N/m相对不确定度(L)2(S)20.0009820.0313mmLS不确定度0.06948*0.03130.00217N/m张力系数0.069480.00217N/m百分误差=0100%=%_____