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焦利氏秤法测液体表面张力

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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...

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