焦利氏秤法测液体表面张力

1 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习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2 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 应当是金属丝重力 m g 与薄膜拉引金属丝的表面张力之和。由于液膜有两个表面，若每个表面的力为 F’，则由 '2Fm gF 得2'm gFF （1） 显然，表面张力 F’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 lF' （2） 式中 σ 称为表面张力系数，单位是 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和温度有关，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是测量表面张力 F’。用普通的弹簧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、可升降的金属杆和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和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，杆的上升和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3 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。 焦利氏秤和普通的弹簧秤有所不同：普通的弹簧秤是固定上端，通过下端移动的距离来称衡，而焦利氏秤则是在测量过程中保持...