实验十一 液体表面张力系数的测定.docx

实验十一 液体表面张力系数的测定 试验十一 液体外表张力系数的测定 外表张力是液体外表的重要特性，这种应力存在于极薄的外表层内，是液体外表层内分子力作用的结果液体外表层的分子有从液面挤入液体内的趋势，从而使液体尽量缩小其外表的趋势，整个液面犹如一张拉紧了的弹性薄膜我们将这种沿着液体外表，使液体外表收缩的力称作液体外表张力作用于液面单位长度上的外表张力称作外表张力系数测量该系数的方法有：拉脱法、毛细管法和最大气泡压力法等本书试验介绍用拉脱法及毛细管法测定液体外表张力系数拉脱法属于干脆测量方法，而毛细管法属于间接测量方法方法一 用拉脱法测液体的外表张力系数【预习要求】1.驾驭了解拉脱法测量外表张力系数的原理 2.熟识焦利称的构造和运用方法 3.设计出试验数据记录表格 【试验目的】1.学习焦利秤的运用方法2.用拉脱法测量液体的外表张力系数，了解液体的外表特性 【试验仪器】 焦利秤，金属丝框，砝码，玻璃皿，游标卡温度计 【试验原理】设想在液面上有一长为l的线段，那么外表的作用就表此时此刻线段l两边的液面以力f相互作f尺，张力用，的方向垂直于线段l，且与液面相切，大小与l的长度成正比，即 f??l (11-1) 式中a为液体的外表张力系数，它在数值上等于作用在液体外表单位长度上的 力。

在国际单位制中，外表张力系数的单位为牛[顿]每米，记为N?m?1外表张力系数?的大小与液体的性质、温度和所含的杂质有关如图11-1所示，将金属丝框垂直浸入水中润湿后往上提起，此时金属丝框下面将带出一水膜该膜有着两个外表，每一外表与水面相交的线段上都受到大小为f??l，方向竖直向下的外表张力的作用要把金属丝框从水中拉脱出来，就必需在金属丝框上加必须的力F当水膜刚要被拉断时，那么有 F?mg?m?g?2?l (11-2) 式中mg、m?g分别为金属丝框和水膜所受的重力据上式有 ??F?mg?m?g2l (11-3)设金属丝的直径为d，当水膜刚要被拉断时膜的高度为h，水膜的长度为l因为拉出的液膜有前后两个外表，中间有一层厚度约为d的被测液体膜，该液体膜所受重力为：m?g=?dhlg由上式可见，只要测量金属丝框的宽度l、直径d和水膜拉断时的高度，用焦利称测出F?mg之值，就可用式〔11-3〕算出水的外表张力系数仪器介绍 焦利秤，金属丝框，砝码，玻璃皿，游标卡尺，温度计 焦利秤是一种精细的弹簧秤，常用于测量微力如图11-2所示，带有米尺刻度的圆柱B套在A管上附有游标V。

管A内，调整旋钮P可使B在小的中空立A管内上下移动B的横梁上悬挂一个锥型细弹簧L，下端挂着一面刻有水平线C的小镜，小镜悬空在平线D的玻璃管中间小镜下端的小钩用来悬挂G弹簧的刻有水砝码盘上下移和金属丝框H调整螺旋S可让工作平台E做动运用焦利秤时，通过调整旋钮P使圆柱B动，从而调整弹簧L的升降，目的在于使小镜上上下移的水平刻线C、玻璃管上的水平刻线D、以及D刻线在小镜中的象D?三者重合(简称“三线对齐”)，这样可以保持C线的位置不变应当指出，平凡弹簧秤是上端固定，加负荷后向下伸长而焦利秤是保持弹簧的下端(C线)的位置不变，那么弹簧加负载后的伸长量?x与弹簧上端点向上的移动量相等，它可用圆柱B上的主尺和套管A上的游标来测量再依据胡克定律 F?k?x (11-4) 在确定弹簧劲度系数k的条件下，求出力F的量值 【试验内容】一、测量弹簧的劲度系数1.挂好弹簧、小镜和砝码盘，使小镜穿过玻璃管并恰好在其中 2.调整三足底座上的底脚螺丝，使立管A处于铅直状态3.调整升降旋钮P，使小镜的刻线C、玻璃管的刻线D、及D在小镜中的象D?三者重合从游标上读出未加砝码时的位置坐标x0。

4.在砝码盘内逐次添加一样的小砝码?m〔如取?m?0.50g〕每增加一只砝码，都要调整升降旋钮P，使焦利秤重新到达 “三线对齐”，再分别读出其位置坐标xi5.用逐差法处理所测数据，求出弹簧的劲度系数k 二、测量水的外表张力系数1.把金属丝框、玻璃皿和镊子清洗干净，并用蒸馏水冲洗用镊子将金属丝框挂在小镜下端的挂钩上，同时把装入适量蒸馏水的玻璃皿置于平台上2.调整平台升降螺旋S，使金属丝框浸入水中再调整升降旋钮P，使焦利秤到达“三线对齐”，登记游标所示的位置坐标x03.调整升降旋钮P，使金属丝框缓缓上升，同时调整S使液面渐渐下降，并保持“三线对齐”当水膜刚被拉断时，登记游标所示的位置坐标x4.重复上述步骤6次，求出弹簧的伸长量x?x0和平均伸长量(x?x0)，于是有F?mg?k?(x?x0)5.记录室温，并用游标卡尺测量金属丝框的宽度L，测量6次6.依据式(11-3)算出液体的外表张力系数的平均值?，并计算出其标准误差??，写出测量结果留意事项】1.金属丝框，玻璃皿和玻璃皿中的蒸馏水必需保持清洁，请勿用手触摸 2.不要使锥型弹簧的负载超过规定值(由试验室给出)，以免弹簧变形损坏 【试验数据】表11-1 测量弹簧劲度系数 ?m?_______g i mi/g xi/cm i mi/g xi/cm (xi?5?xi)/cm (xi?5?xi)/cm 5 6 7 8 9 ?10 1 2 3 4 k?______N?m 表11-2 测量水的外表张力系数 t?____C 0次x/cm 数 01 2 3 4 5 6 x/cm (x?x0)/cm (x?x0)/cm L/cm L/cm ?1?1 ??_______N?m???______N?m?1???????_____________N?m【试验探讨】1.测金属丝框的宽度L时，应测它的内宽还是外宽？为什么？2.假设中空立管不垂直，对测量有何影响？试作定量分析。

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