实验二液体表面张力系数的测定用拉脱法.docx

实验二 液体表面张力系数的测定（用拉脱法）一、实验目的1 .使用拉脱法测定室温下水的张力系数2. 学会使用焦利氏秤测量微小力的方法二、实验仪器焦利氏秤，砥码，烧杯，温度计，酒精灯，蒸馅水，游标卡尺焦利氏秤是本实验所用主要仪器，它实际上是一个倒立的精密的弹簧秤如 图所示仪器的主要部分是一空管立柱A和套在*内的能上下移动的金属杆 B上有毫米刻度，其横梁上挂有一弹簧A上附有游标C和可以移动的平台H （H固定后，通过螺幼・S微调上下位置），G为十字线，M为平面镜，镜面有一 标线，F为砥码盘实验时，使十字线G的位置不变转动旋钮E可控制B和 的升降，从而拉伸弹簧，确定伸长量，根据胡克定律可以算出弹力的大小焦 利氏秤上常附有三种规格的弹簧可根据实验时所测力的最大数值及测量精密度 的要求来选用三、实验原理液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面自然收缩，犹如紧张的弹性 薄膜由于液面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力设想在液面上作 长为匕的线段，线段两侧液面便有张力/相互作用，其方向与』垂直，大小与 线段长度［成正比即有/ = oL （3—9“一1）比例系数称为液体表面张力系数，其单位为将一表面洁净的长为匕、宽为H的矩形金属片（或金属幺幺）竖直浸入水中, 然后慢慢提起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜将要破裂时，则 有F=mg+f （3 — 9cl 2）式中尸为把金属片拉出液面时所用的力；mg为金属片 和带起的水膜的总重量；/为表面张力。

此时，/与接触面的周围边界2 （L+（1 ），代入（3-967-2）式中 可得a— Ff （3—丸一3） 2（Sd）若用金属环代替金属片，则有a=「fS. （3 — 以一4）7T（d} +cl2）式中”1、“2分别为圆环的内外直径实验表明，与液体种类、纯度、温度和液面上方的气体成分有关，液体温 度越高，值越小，液体含杂质越多，值越小，只要上述条件保持一定，则〃 是一个常数，所以测量时要记下当时的温度和所用液体的种类及纯度四、实验内容1. 按照如图3 — 9一1所示安装好仪器，挂好弹簧，调节三脚底座上的螺税， 使金属管4、竖直弹簧〃互相平行，转动旋钮万使三线对齐，读出游标0线对应 在召杆上刻度的数值匕02. 测量弹簧的倔强系数K依次将质量为1.0g, 2. Og, 3.0幻•••9.0m的 磋码加在下盘内转动旋钮E,每次都重新使三线对齐，分别记下游标0线所 指示在A杆上的读数心、匕2、…切，用逐差法求出弹簧的倔强系数Ki=5g/ （ Ls-Lo）. K2 = 5g/ （永一心）、K3 = 5g/ （ Li~L2）.K4=5g/ （乙8—匕3）、Ks = 5g/ （ L9-L4），K= （& + 电+・・・ + 心）/5 （3-9«-5）3. 测（F-mg）值。

将金属片（常用金属税U形框）仔细擦洗干净，此时 再放在酒精灯上烘烤一下，然后把它挂在砥码盘F下端的一个小钩子上，转动 旋钮E使三线对齐，记下此时游标0线指示B杆上读数So把装有蒸儒水的烧 杯置于平台H上,调节平台位置，使金属片浸入水中，转动H下端旋钮S使H 缓缓下降，由于水的表面张力作用，上面已调好的三线对齐状态受到破坏，需要 重新调整使三线对齐然后再使H下降一点，重复刚才的调节，直到H稍微下 降，金属片脱出液面为止，记下此时游标0线所指示的B杆上读数S,算出（S —So）值，即为在表面张力作用下，弹簧的伸长量，重复测量五次，求出（S—So）的平均值后司此时有F -mg = K（S -S （3 —9« —6）式中K为（3 — 9白一5）式中所示弹簧的倔强系数，将（3—9〃一6）代入（3—9 -3）式中可得a = -S （3_勿_7）2（L + J）4. 用卡尺测出乙、d值，将数据代入（3—9一7）式中即可算出水的“值 再测量蒸馅水的温度，可查出此温度下蒸儒水的标准值〃，并做比较实验时应 注意以下儿点：（1） 由于杂质和油污可使水的表面张力显著减小，所以务必使蒸馅水、烧 杯、金属片保持洁净。

实验前要对装蒸馅水的烧杯、金属片进行清洁处理，依次 用NaOH溶液一酒精一蒸馅水将以上用具清洗干净，烘干后备用2） 清洁后的用具，切勿用手触摸，应有摄子取出或存放五、数据处理自拟表格记录数据，并根据公式求出水的表面张力系数a的值注：水的表面张力系数70-0. 15r） X10-3N^ m'1,，为摄氏度，。