液體表面張力系數(shù)測(cè)量1.docx

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)微電子 101姓名賀鴻浩 學(xué)號(hào) 10105110 日期 2011.10.24室溫26.2氣壓102.29kpa 成績(jī)教師實(shí)驗(yàn)名稱液體表面張力系數(shù)的測(cè)量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?了解液體表面性質(zhì)2學(xué)習(xí)采用液體表面張力系數(shù)測(cè)定儀的使用方法3學(xué)習(xí)用拉脫法測(cè)表面張力系數(shù)的原理和方法【實(shí)驗(yàn)儀器】液體表面張力測(cè)定裝置、砝碼盤和砝碼、圓環(huán)型吊片、卡尺、溫度計(jì)圖 1 液體表面張力測(cè)定裝置【實(shí)驗(yàn)原理】1.拉脫法測(cè)量一個(gè)已知周長(zhǎng)的金屬圓環(huán)或金屬片從待測(cè)液體表面脫離時(shí)所需的拉力，從而求得該液體表面張力系數(shù)的方法稱為拉脫法。所需的拉力是由液體表面張力、環(huán)的內(nèi)外徑及液體材質(zhì)、純度等因素決定。2.吊環(huán)法和吊片法比較（ 1

2、）吊環(huán)法：使用金屬細(xì)線制成吊環(huán)時(shí)，在液膜被拉破的瞬間接觸角不接近于零，此時(shí)所測(cè)得的力是表面張力向下的分量， 因而所得表面張力系數(shù)誤差較大， 必須用修正公式對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。（ 2）吊片法：雖然液膜被拉破的瞬間接觸角趨近于零，但在具體測(cè)量時(shí)，由于吊片在拉脫過(guò)程中容易發(fā)生傾斜, 實(shí)驗(yàn)時(shí)吊片的長(zhǎng)度上限為3 4cm，而在測(cè)量力時(shí)，則希望力大一點(diǎn) , 有利于提高測(cè)量精確度。（ 3）片狀吊環(huán)：新設(shè)計(jì)有一定厚度的片狀吊環(huán)。經(jīng)過(guò)對(duì)不同直徑吊環(huán)的多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)醐h(huán)直徑等于或略大于3.3cm 時(shí) , 在液膜被拉破的瞬間液體與金屬環(huán)之間的接觸角接近 于 零 ， 此 時(shí) 接 觸 面 總 周 長(zhǎng) 約 為 20cm

3、左 右 。 在 保 持 接 觸 角 為 零 時(shí) ， 能 得 到 一 個(gè)較大的待測(cè)力。3. 實(shí)驗(yàn)原理使用片狀吊環(huán)，在液膜拉破前瞬間，考慮一級(jí)近似，認(rèn)為液體的表面張力為：f = f1+ f2= ( D + D )12這里 為表面張力系數(shù)，D1、 D2 分別為吊環(huán)的外徑和內(nèi)徑。片狀吊環(huán)在液膜拉破前瞬間有：此時(shí)傳感器受到的拉力F1 和輸出電壓U1 成正比，有：U1 =BF1片狀吊環(huán)在液膜拉破后瞬間有：F2 =mg同樣有U2 =BF2片狀吊環(huán)在液膜拉破前后電壓的變化值可表示為：U1 U2 = U =B F = B （ F1 F2） = B ( D1+ D2)由上式可以得到液體的表面張力系數(shù)為：U 1U

4、2B (D1D 2 )這里 U1：液膜拉斷前瞬間電壓表的讀數(shù)，U2：膜拉斷后瞬間電壓表的讀數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 （用拉脫法測(cè)量水的表面張力）：1力敏傳感器進(jìn)行定標(biāo)，用最小二乘法作直線擬合，求出傳感器靈敏度B。2游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬圓環(huán)的內(nèi)、外直徑。3金屬環(huán)狀吊片掛在傳感器的小鉤上，調(diào)節(jié)升降臺(tái)，將液體升至靠近環(huán)片的下沿，觀察環(huán)狀吊片下沿與待測(cè)液面是否平行，將金屬環(huán)狀吊片取下后，調(diào)節(jié)吊片上的細(xì)絲，使吊片與待測(cè)液面平行。 （注意：吊環(huán)中心、玻璃皿中心圖 2 液膜的收縮最好與轉(zhuǎn)軸重合。 ）4調(diào)節(jié)容器下的升降臺(tái)，使其漸漸上升，將環(huán)片的下沿部分全部浸沒(méi)于待測(cè)液體。然后反向調(diào)節(jié)升降臺(tái)，使液面逐漸下降。這時(shí)，金屬環(huán)片和液面

5、間形成一環(huán)形液膜，出現(xiàn)“浸潤(rùn)”現(xiàn)象，繼續(xù)下降液面，測(cè)出環(huán)形液膜即將拉斷前一瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)值U1 和液膜拉斷后一瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)值U2。（注意：液膜斷裂應(yīng)發(fā)生在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，而不是開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，因?yàn)榇藭r(shí)振動(dòng)較厲害，應(yīng)多次重復(fù)測(cè)量。）【實(shí)驗(yàn)步驟】1. 開(kāi)機(jī)預(yù)熱（ 15 分鐘）2. 將水盛入玻璃器皿內(nèi)（ 1cm左右），用雙面膠與升降臺(tái)面貼緊固定。3. 將砝碼盤掛在力敏傳感器的鉤上4. 對(duì)力敏傳感器定標(biāo)，在加砝碼前首先對(duì)儀器調(diào)零5. 測(cè)吊環(huán)內(nèi)外直徑， 掛上吊環(huán)， 在測(cè)定液體表面張力系數(shù)過(guò)程中， 可觀察到液體產(chǎn)生的浮力與張力的情況與現(xiàn)象， 以順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)升降臺(tái)大螺帽時(shí)液體液面上升，當(dāng)環(huán)下沿部

6、分均浸入液體中時(shí)，改為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)該螺帽，這時(shí)液面往下降（或者說(shuō)相對(duì)吊環(huán)往上提拉），觀察環(huán)浸入液體中及從液體中拉起時(shí)的物理過(guò)程和現(xiàn)象。特別應(yīng)注意吊環(huán)即將拉斷液柱前一瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)值為U1，拉斷時(shí)瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)為U2。記下這兩個(gè)數(shù)值。【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理】i砝碼質(zhì)量增 重 讀 數(shù)vi減重讀數(shù)vi Vi=(vi +v2 )/2等間距逐差10-6kg /mv/mvv i v i 4 vi00.00102.8102.7102.751500.00127.0126.8126.921000.00149.5148.6149.0531500.00172.2171.7171.9542000.00195.71

7、95.5195.652500.00220、 7220.8220.7563000.00246.5245.8246.15735000.00270.9270.9270.91v2v3v4 23.92vv116NKgm1042.048mVv2. 吊環(huán)的內(nèi)、外直徑測(cè)量次數(shù)12345平均值內(nèi)徑 D內(nèi)33.1433.1633.2033.1833.1633.17v1v4v0=92.85v 2v5v1=93.85v 3v6v2=97.1v 4v 7v 3=98.95外徑 D 外34.8834.9434.8634.9234 8434.893純水的表面張力系數(shù)測(cè)量（水的溫度26.2）測(cè)量次數(shù)U1/mVU2/mVU/mV1191.3118.772.62189.4118.371.13189.0118.270.84189.5117.871.75188.1117.370.8平均值=71.44.計(jì)算v1v2VD內(nèi)D外D內(nèi)71.4*0.0002048/(3.1415*0.06806)=0.0685D外0E100%(0.072-0.0685)/0.072*100%=