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,线段两侧便有张力相互作用,其方向与L垂直,大小与线段长度成正比,如图3-1所示。即有式中α为表面张力系数,其单位为。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,α值不同;同一种液体的α值随温度上升而减小;液体不纯净,α值也会改变。因此,在测定α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α的方法很多,本实验用拉脱法测定。图3-1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。(注意有两个表面)图3-2(3-2)本实验用焦利氏秤测出,然后代入式(3-2)计算出α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=kΔx式中,k为弹簧的劲度系数,等于弹簧伸长单位长度的拉力,Δx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Δx,就可以算出作用力的大小。【实验步骤】一、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x0。如弹簧振动不停,可将镊子靠在弹簧上端,轻轻阻挡弹簧,即可停止振动;3.在砝码盘上加1.0g、2.0g、3.0g、4.0g、5.0g、6.0g、7.0g、8.0g、9.0g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;4.再加入1.0g砝码,然后依次取出1.0g砝码,分别记下,取二者平均值,用逐差法求出弹簧的劲度系数。即二、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;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。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【数据记录与处理】1.利用上式计算出、α。2.根据温度T,在α-T表上查出该温度下水的表面张力系数α0,与所测量的α作比较,算出百分误差。表3-1k值的测定砝码质量/g增重读数/mm减重读数/mm平均值/mm0.0218.00218.00218.001.0221.08221.12221.102.0223.64223.66223.653.0226.50226.52226.514.0229.36229.40229.385.0232.46232.48232.476.0235.38235.42235.407.0238.34238.38238.368.0241.44241.48242.469.0244.36244.40244.38mmmmmmN/m(g=9.8)表3-2F的测定T=__16___°c,次数初始位置/mm水膜破裂时读数x/mm弹簧的伸长/mm1202.34206.824.482202.40207.304.503200.04204.524.484201.84206.364.525201.46206.024.56相对不确定度不确定度张力系数百分误差=|α−α0|α0׿¿100%=_5.2%_____【附表及实验数据】表3-3水对空气的α0−T表T¿°Cα0/N¿m−1T¿°Cα0/N¿m−120.0750220.072240.0766240.071960.0766260.071780.0764280.0714100.0761300.0711120.0757320.0709140.0754340.0705160.0733360.0702180.0730380.0698200.0725400.0695