实验名称：液体表面张力系数的测定

一、引言：

液体表面是具有厚度为分子有效半径(约10^-9m)的液体薄层：根据分子运动论，液体表而层内的液体分子与液体内部分子比较，缺少一半能对其起吸收作用的液体分子．因而受到一个指向液体内部的力，这样，液体表面在宏观上就好像一张绷紧的橡皮膜．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。用表面张力系数α来描述。因此．对液体表面张力系数的测定，可为分析液体表面的分子分布及结构提供帮助.

二、实验目的：

1．了解水的表面性质．用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。

2．学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。

3．掌握测量弹簧倔强系数的方法。

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L的线段，线段两侧液面便有张力f相互作用，其方向与L垂直，大小与线段长度L成正比。即有：

称为液体表面张力系数，单位：N/m。

将一表面洁净的长为L、宽为d的矩形金属片(或金属丝)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，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有F=mg+f。其中，F为拉出时所用的力，mg为金属片和带起的水膜的总质量，f为表面张力。实验中利用金属圆环，则：

四、实验仪器：

焦利秤、砝码、烧杯、温度计、镊子、蒸馏水、游标卡尺等。

五、实验内容：

    1．安装好仪器，挂好弹簧．调节底板的三个水平调节螺丝，使焦利秤立柱竖直。在主尺顶部挂入吊钩再安装弹簧和配重圆柱体．使小指针被夹在两个配重圆柱中间，配重圆柱体下端通过吊钩钩住砝码托盘。调整小游标的高度使小游标左侧的基准线大致对准指针，锁紧固定小游标的锁紧螺钉．然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合．当镜子边框上刻线、指针和指针的像重合时(即称为“三线对齐”)，读出游标0线对应刻度的数值L₀.

2．测母弹簧的倔强系数K：依次增加1.0g砝码．即将质量为1.0g，2.0g．3.0g，…，9.0g的砝码加在下盘内。调整小游标的高度．每次都重新使三线对齐，分别记下游标0线所指示的读数L1．L2，…，L9；再逐次减少1.0g砝码．调整小游标的高度．每次都重新使三线对齐，分别记下游标。线所指示的读数L9’，L8’，…．L0’，取二者平均值，用逐差法求出弹簧的倔强系数。即

       

3．测(F一mg)值。将洁净的金属圆环挂在弹簧下端的小钩子上，调整小游标的高度使三线对齐．记下此时游标0线指示读数S₀。把装有蒸馏水的烧杯置于焦利平台上，调节平台位置，使金属片浸入水中，转动平台旋钮使平台缓缓下降，下降的过程中金属圆环底部会拉成水膜，在水膜还没有破裂时需调节三线对齐，然后再使平台下降一点，重复刚才的调节，直到平台稍微下降，金属圆环刚好脱出液面为止，记下此时游标0线所指示的读数S，算出△S=S—S₀的值，即为在表面张力作用下，弹簧的伸长量，重复测量5次，求出平均值，此时有F-mg=f=K

代入可得:

4．用卡尺测出d1，d2值，将数据代入式中即可算出水的α值。再记录室温，可查出此温度下蒸馏水的标准值α，并做比较.

六、实验记录：

七、数据处理：

表1:

 g=9.79208m/s²

K=

;

;

;

表2:

;

d₁=33.04mm   d₂=34.94m   t=10℃

;

;

;

;

;

;

N/m

E=40.47%

八、实验结果：

N/m;

九、误差分析：

1. 由于水是自来水,其中还有漂白粉,金属离子等杂质,故导致实验误差较大!

2. 操作中,无法保证金属环面水平,使得液膜提前破裂,导致出现误差.

3. 读数时很难保证绝对静止时读数,导致读数的人为误差.

4. 由数据的标准差可知,数据偏离程度较大, 拟合程度不好.

5. 实验的焦利秤立柱未达到竖直.

第二篇：液体表面张力系数的测量_数据处理报告

液体表面张力系数的测量数据处理报告

1、    相应砝码质量下，数字电压表读数。

2、    水膜拉断前一瞬间和拉断后一瞬间数字电压表读数

3、    金属圆环：内径d1=32.6（mm）  外径d2=35.0（mm）

4、    液体的温度t=27℃        济南地区重力加速度g=9.7988（m·s^-2）

5、    用最小二乘法求传感器灵敏度K值和相关系数γ。

 

6、    计算液体表面张力F（单位为：牛）。

7、    计算液体表面张力系数α（单位为：牛/米）。