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实验
液体表面张力系数的测?/p>
液体具有尽量缩小其表面的趋势?/p>
好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样?/p>
我们把这种沿着表面的?/p>
收缩液面的力称为表面张力?/p>
表面张力的存在能说明物质处于液态时所特有的许多现象,
比如泡沫的形成?/p>
润湿和毛细现象等等?/p>
在工业技术上?/p>
如矿物的浮选技术和液体输送技术等方法都要对表面张力进行研究?/p>
液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数。测量液体的表面张力系数有多种方法,常用的有?/p>
脱法?/p>
毛细管法?/p>
最大气泡压力法等?/p>
拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一?/p>
该方法的特点是,
用秤量仪器直接测量液体的表面张力,测量方法直观,概念清楚.用拉脱法测量液体表面张力,对测量力
的仪器要求较高,
由于用拉脱法测量液体表面的张力约?/p>
1×
10-3
?/p>
1×
10-2 N
之间?/p>
因此需要有一种量程范
围较小,灵敏度高,且稳定性好的测量力的仪器.近年来,新发展的硅压阻式力敏传感器张力测定仪正好
能满足测量液体表面张力的需要,它比传统的焦利秤、扭秤等灵敏度高,稳定性好,且可数字信号显示,
利于计算机实时测量,为了能对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解,在对水进行测量以后,再
对不同浓度的酒精溶液进行测量,这样可以明显观察到表面张力系数随液体浓度的变化而变化的现象,从
而对这个概念加深理解?/p>
一?/p>
实验目的
1.
用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数
2.
学习力敏传感器的定标方法
二?/p>
实验仪器
液体表面张力测定仪、铁架台、微调升降台、装有力敏传感器的固定杆、玻璃皿、圆环形吊片
三?/p>
实验原理
液体表面层(其厚度等于分子的作用半径,约
10
-8
m
)内的分子所处的环境跟液体内部的分子是不?/p>
的。在液体内部,每个分子四周都被同类的其他分子所包围,它所受到的周围分子的作用力的合力为零?/p>
由于液体上方的气相层的分子数很少,表面层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小,合力不?/p>
零,这个合力垂直于液面并指向液体内部,如?/p>
1
所示,所以分子有从液面挤入液体内部的倾向,并使液
体表面自然收缩,直到处于动态平衡,即在同一时间内脱离液面挤入液体内部的分子数和因热运动而到?/p>
液面的分子数相等时为止?/p>
φ
F
W
l
f
水面
f
φ
φ
f
如果将一表面洁净的矩形金属丝框竖直地浸入水中,使其底边保持水平,然后轻轻提起,则其附近的
液面将呈现出如图
2
所示的形状,即丝框上挂有一层水膜。水膜的两个表面沿着切线方向有作用力
f
,称
为表面张力,
φ
为接触角,当缓缓拉出金属丝框时,接触?/p>
φ
逐渐减小而趋向于零。这时表面张?/p>
f
垂直
向下,其大小与金属丝框水平段的长?/p>
l
成正比,故有?/p>
Tl
f
2
?/p>
?/p>
1
?/p>
式中,比例系?/p>
T
称为表面张力系数,它在数值上等于单位长度上的表面张力。在国际单位制中?/p>
T
的单位为
N•m
-1
。表面张力系?/p>
T
与液体的种类、纯度、温度和它上方的气体成分有关。实验表明,?
?/p>
1
液体表面层和内部分子受力示意?/p>
?/p>
2
液体表面张力受力分析