液体的表面张力系数的测定

力敏传感器及液体表面张力系数的测定实验目的●学习拉脱法的测量原理和方法。●学习用最小二乘法处理实验数据。实验原理液体具有收缩表面的趋势，其表面象一张蹦紧的弹性薄膜，在其表面内存在沿着表面作用的张力，使其表面产生收缩的倾向。这即为液体的表面张力。表面张力垂直于液体表面任何一条线段并沿着液体表面，作用于单位长度上的张力称为表面张力系数，用α表示。其中F为作用于线段L上的张力。LF实验原理用测量一个已知周长的金属片从待测液体表面脱离时所需要的力，来求得该液体的表面张力系数的方法称为拉脱法。实验中我们用的是环状金属吊片.L=π（D1+D2）F=απ（D1+D2）吊片脱离液体表面瞬间前后的力的平衡方程为T1=W1+F+mgT2=W2+mg拉脱前拉脱后T1T2mg(mg)’W1W2F环状金属吊片液膜实验原理T1、T2为向上的作用力，W1、W2为环状金属吊片所受重力和浮力之差，因为环状金属吊片在脱离液体表面前就已经离开了液体表面，W1≈W2。mg、（mg)’为液膜所受的重力，mg≈（mg)’,T1、T2之差就是表面张力F。表面张力系数α的值和液体的种类、纯度、温度以及液体上方的气体成分有关。实验证明，液体的温度越高，α的值越小，液体所含杂质越多，α的值也越小，对于上述条件都不变的液体，α值是一个常数。)(2121DDTTLF实验原理上式中，液体表面张力F=｜T1－T2｜，我们用力敏传感器测量，读取相应的电压数值T1U1、U2，取其差值ΔU=｜U1－U2｜，乘以相应的转换系数k,即为F:F=kΔU12FkUL(DD)实验仪器液体表面张力系数测定仪FD-NST-I一套游标卡尺一件干湿温度计一只实验仪器液体表面张力系数测定仪采用硅压阻式力敏传感器来测量液体和环状金属吊片之间的表面张力，在外力作用下，输出的电压和外力成正比。ΔU=KΔF式中F为外力，K为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，单位是V/N，ΔU为传感器输出的电压值。实验装置的结构见下图1.调节螺丝.2.升降螺丝.3.玻璃器皿.4.吊环.5.力敏传感器6.支架.7.固定螺丝.8.航空插头.9.底座.10.数字电压表.11.调零旋纽调零旋钮环状金属吊片数字电压表干湿温度计实验中还必须测量实验室当时的温度。因此，实验室备有干湿温度计，干湿温度计除了可以用来测量室温以外，还可以测量实验室的相对湿度。干温度计实验内容1.力敏传感器的定标●仪器预热●挂上砝码盘，依次加上0.500g、1.000g···3.500g等质量的砝码，记录Ui●用最小二乘法求出传感器的灵敏度K=⊿U/⊿F，砝码质量mi/g0.5001.0001.5002.0002.5003.0003.500重力Fi(10-3N)4.8979.79414.69119.58824.48529.38234.279电压Ui/mV实验内容2.环状金属吊片的内外直径的测量和清洁●测量金属圆环的内外直径D1、D2（6～10次取平均)●清洗环状金属吊片和器皿D1/cmD2/cm实验内容3.测定液体的表面张力系数α●尽量使吊片的下沿和液面平行●旋转升降盛水托盘，吊环下沿没入液面，然后缓慢脱离液面，记录此过程中的电压极值Ui1和脱离后的电压值Ui2,多次测量(5次,每次测量时调节调零旋纽，使每次测量的Ui1不相同),共得到五组数据，计算ΔUi=︱Ui1－Ui2︳，可得：ΔU1,ΔU2,ΔU3,ΔU4,ΔU5,实验内容●由公式可计算得到：α1,α2,α3,α4,α5●求其平均值：ii12kUFL(DD)2551=实验内容4.求α的百分差Pα●读取温度计的液体温度T，查表（书中第312页）找出环境温度下的表面张力系数标准值α0。●α的平均值与α0作百分差运算。P100%00=１.必须写明的直接测量：•标准砝码数值m/g0.500,1.000,1.500,2.000,2.500,3.000,3.500•重力F/10-3N4.897,9.794,14.691,19.588,24.485,29.382,34.279•转换电压U/mVU1,U2,U3,U4,U5,U6,U7•金属环外径D1/mmD11、D12、D13、D14、D15、D16数据处理•金属环内径D2/mmD21、D22、D23、D24、D25、D26•液体温度℃T•拉脱电压值U/mVU１1,U１2,U21,U22,U31,U32,U41,U42,U51,U52数据处理2.必须写明的中间计算量：D1平均,D2平均,k,α0,ΔU1,ΔU2,ΔU3,ΔU4,ΔU53.必须写明的中间计算结果：α1,α2,α3,α4,α54.最终计算结果：数据处理2551=P100%00=