大连理工大学

大学物理实验报告

院（系）    材料学院     专业     材料物理    班级     0705       

姓   名     童凌炜    学号    200767025   实验台号               

实验时间  2008  年  12  月 03 日，第15周，星期  三  第   5-6  节

实验名称         水表面张力系数的测定         

教师评语                                                                               

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最大气泡法测定溶液的表面张力

【实验目的】

1、掌握最大泡压法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。

2、了解弯曲液面下产生附加压力的本质，熟悉拉普拉斯方程，吉布斯吸附等温式，了解兰格缪尔单分子层吸附公式的应用。

3、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算饱和吸附量, 由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积及吸附层的厚度。

【实验原理】

1、表面张力的产生

纯液体和其蒸气组成的体系体相分子：自由移动不消耗功。表面分子：液体有自动收缩表面而呈球形的趋势。要使液体表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功以增加分子位能。所以分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能。

如果ΔA为1m²，则-W′=σ是在恒温恒压下形成1m²新表面所需的可逆功，所以σ称为比表面吉布斯自由能，其单位为J·m^-2。也可将σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，称为表面张力，其单位是N·m^-1。液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。

2、弯曲液面下的附加压力

（1）在任何两相界面处都存在表面张力。表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向使表面积缩小的一侧。

（2）液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。

（3）液体的表面张力与液体的纯度有关。在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。

（4）由于表面张力的存在，产生很多特殊界面现象。

3、毛细现象

（1）由于表面张力的作用，弯曲表面下的液体或气体与在平面下情况不同，前者受到附加的压力。

（2）如果液面是水平的，则表面张力也是水平的，平衡时，沿周界的表面张力互相抵消，此时液体表面内外压力相等，且等于表面上的外压力Po。

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xx大学实验报告

一【实验目的】

（1）   掌握力敏传感器的原理和方法

（2）   了解液体表面的性质，测定液体表面张力系数。

二【实验内容】

用力敏传感器测量液体表面的张力系数

三【实验原理】

液体具有尽量缩小其表面的趋势，好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力。

测量表面张力系数的常用方法：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。此试验中采用了拉脱法。拉脱法是直接测定法，通常采用物体的弹性形变（伸长或扭转）来量度力的大小。液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。液体内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围，他所受到的周围分子合力为零。由于液体上方的气象层的分子很少，表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零。这个力垂直于液面并指向液体内部。所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使得液体表面自然收缩，直到处于动态平衡。

假如在液体中浸入一块薄钢片，则钢片表面附近的液面将高于其它处的,如图1所示。

由于液面收缩而产生的沿切线方向的力Ft称之为表面张力，角φ称之为接触角。当缓缓拉出钢片时，接触角φ逐渐的减小而趋于零，因此Ft方向垂直向下。在钢片脱离液体前诸力平衡的条件为  

F = mg + Ft                                              （1）

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大连理工大学

大学物理实验报告

院（系）材料学院专业材料物理班级0705

姓名童凌炜学号200767025实验台号

实验时间2008年12月03日，第15周，星期三第5-6节

实验名称水表面张力系数的测定

教师评语

实验目的与要求：

（1）       理解表面张力现象。

（2）       用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。

主要仪器设备：

FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪、砝码、镊子及其他相关玻璃器皿。

实验原理和内容：

分子间的引力和斥力同时存在，它们以及它们合力的大小随着分子间的距离的变化关系如图所示

对液体表面张力的理解和解释：

在液体和气体接触的表面有一个薄膜，叫做表面层，其宏观上就好像是一张绷紧了的橡皮膜，存在沿着表面并使表面趋于收缩的应力，这种力称为表面张力。

计算张力时可以做如下的假设：想象在表面层上有一条长度为L的分界线，则界限两端的表面张力方向垂直于界限，大小正比于L，即f=αL（α为液体表面张力系数）。

实验中，首先吊环是浸润在水中的，能够受到表面张力的拉力作用。

测定仪的吊环缓慢离开水面，将拉起一层水膜，并受到向下的拉力f_拉。由于忽略水膜的重力和浮力，吊环一共受到三个力，即重力W、液面的拉力f_拉、传感器的弹力F

试验中重力是常量，而与表面张力相关的拉力却随着水膜的拉伸而增大。水膜被拉断前瞬间的f_拉，就是表面张力f。

圆环拉起水膜与空气接触有两个表面层，若吊环的内、外直径分别为D₁、D₂,则界限长度

L=πD₁+πD₂。根据界线思想定义的张力计算式得f=αL，则有

水膜被拉断前传感器受力F₁

在水膜拉断后传感器受力F₂

由上面两式得水的表面张力系数的计算公式为

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液体表面张力的测定实验报告

指导老师：

实验时间：

姓名：

专业：无机

学号：

实验目的

1、掌握最大泡压法测定液体表面张力的方法，了解影响表面张力测定的因素。

2、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量，由表面张力的实验数据求分子的截面积。

实验原理

液体表面缩小是一个自发过程，欲使液体产生新的表面?A，就需要对其做功，其大小与?A有关

-W,=为表面张力，是作用在界面上每单位长度边缘上的力。表面浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。在指定的温度和压力下，稀溶液中，溶质在表层中的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯吸附等温式

T

能使溶剂表面张力显著降低的物质称为表面活性剂，他们在溶液表面的排列情况，决定于它在液层中的浓度。随着表面活性物质的分子在界面上排列愈加紧密，此界面的表面张力逐渐减小。

恒温下绘制曲线,利用图解法进行计算，以Z表示切线和平行线在纵坐标上截距间的距离，则有

T=- Z=-T T=

2、最大泡压法测定表面张力

将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，会产生压力差，液面沿毛细管上升。打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，毛细管内液面受到一个使待测液面上升的压力，当次压力差大气-系统在毛细管端面上产生的作用力稍大于时，气泡就从毛细管口脱出。此时

本实验采用压气鼓泡法鼓泡。当曲率半径R和毛细管半径r相等时，曲率半径达最小值，最大附加压力为：

对于同一毛细管，其为一常数，用k表示。则有

k k值可由实验测得 k= k(水) （水）

仪器与试剂

表面张力教学实验仪（DMPY-2C）1台、表面张力管1支、鼓泡毛细管1支、滴液漏斗1个、10ml移液管1支、5ml刻度移液管1支、250ml容量瓶1个、50ml容量瓶9个、50ml碱式滴定管1支、洗耳球1个、恒温水浴1套

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液体表面张力系数的测定

一 实验目的

1 学习用界面张力仪测微小力的原理和方法。

2 深入了解液体表面张力的概念，并测定液体的表面张力系数

二 实验原理

1 液体表面张力

由于液体分子之间存在作用力，使每个位于表面层内的分子都受到一个指向液体内部的力，这就使每个分子都有从液体表面进入液体内部的倾向，所以液体表面积有收缩的趋势，在没有外力的情况下，液滴总是呈球形，致使其表面积缩到最小，这种使液体表面收缩的力叫做液体的表面张力。

2 液体表面张力系数的测量原理

图1

如图1，将一表面洁净的矩形金属薄片浸入水中，使其底边保持水平，然后将其轻轻提起，则其附近液面呈现如图示的形状，则时，f方向趋向垂直向下。在金属片脱离液体前，受力平衡条件为

（1）

而（2）

则

（3）

若用金属环替代金属片，则（3）式变为

（4）

式中d1，d2为圆环的内外直径。

若用补偿法消除mg的影响，即

则（4）式可写为

（5）

即为液体表面张力系数。

三 实验仪器

液体界面张力仪、标准砝码、环形测件、玻璃杯、镊子、纯净水、小纸片

四 实验内容及步骤

1 仪器调整。调整仪器水平，刻度盘归零。

2调零。将小纸片放在金属环上，调整调零旋扭，通过放大镜观察，指针、指针的像及红线三线重合。

3 绘制质量标准曲线

分别在小纸片上放100mg、300 mg 、500 mg 、700 mg、 1000 mg的砝码，记下对应的刻度盘的示数。以所加砝码的质量作为横坐标，刻度盘的示数作为纵坐标，绘制质量标准曲线。

4 测量纯净水的表面张力系数

调零。用玻璃杯盛大约2/3的水，放在样品座上，调节样品座的高度，使金属环刚好浸过水面。左手调节样品座下面的螺丝，使样品座缓慢的下降，右手调节蜗轮旋扭。两手调节的同时，眼睛观察三线始终重合，直到环把水膜拉破为止。记下刻度盘示数M’。为了消除随机误差，共测五次。

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溶液表面张力的测定

学    院：  化学与化工学院         

专    业：  生物工程                

年    级：  112                     

学    号：  1108110358              

学生姓名：  孙宇                     

指导教师：  吴玉娟                   

实验时间：20##年5月2日            

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