液体表面张力系数测定实验报告

液体表面张力系数测定实验报告.实验名称液体表面张力系数的测量.实验目的1用祛码对硅压阻力敏传感器进行定标，计算该传感器的灵敏度，学习传感器的定标方法2观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象并用物理学基本概念和定律进行分析和研究，加深对物理规律的认识3测量纯水和其它液体的表面张力系数4测量液体的浓度与表面张力系数的关系如酒精不同浓度时的表面张力系数.实验原理主要原理公式及简要说明、原理图1液体表面张力f表面张力f是存在于液体表面上任何一条分界线两侧间的液体的相互作用拉力，其方向沿液体表面，且恒与分界线垂直，大小与分界线的长度成正比，即式中称为液体的表面张力系数单位为NM实验证明，表面张力系数的大小与液体的温度、纯度、种类和它上方的气体成分有关.温度越高液体中所含杂质越多，则表面张力系数越小2液膜拉破前瞬间受力分析将内径为小外径为12的金属环悬挂在测力计上然后把它浸入盛水的玻璃器皿中当缓慢地向上金属环时，金属环就会拉起一个与液体相连的水柱由于表面张力的作用，测力计的拉力逐渐达到最大值F超过此值，水柱即破裂，则F应当是金属环重力mg与水柱拉引金属环的表面张力f之和，如图1所示即图1液膜拉破前瞬间受力分析图由于水柱有两个液面且两液面的直径与金属环的内外径相同，则有表面张力系数的值一般很小测量微小力必须用特殊的仪器本实验用FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪用到的测力计是硅压阻力敏传感器，该传感器由弹性梁和贴在梁上传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥当外界压力作用与金属梁时在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压U大小与所加外力F成正比，即式中K表示力敏传感器的灵敏度，单位V/N3液体表面张力系数吊环拉断液柱的前一瞬间，吊环受到的拉力为;拉断时瞬间，吊环受到的拉力为若吊环拉断液柱的前一瞬间数字电压表的读数值为IL拉断时瞬间数字电压表的读数值为U2则有故表面张力系数为

4.实验内容lo力敏传感器的定标每个力敏传感器的灵敏度都有所不同，在实验前，应先将其定标，步骤如下⑴打开仪器的电源开关将仪器预热2在传感器梁端头小钩中，挂上祛码盘，调节电子组合仪上的补偿电压旋钮，使数字电压表显示为零3在祛码盘上分别加

0.5g、

1.0g、15g、

2.0g、

2.5g、30g等质量的祛码，记录相应这些捺码力F作用下数字电压表的读数值Uo

2.环的测量与清洁1用游标卡尺单次测量金属圆环的外径D和内径D2o⑵环的表面状况与测量结果有很大的关系实验前应将金属环状吊片在NaOH溶液中浸泡20—30秒，然后用净水洗净3测量液体的表面张力系数

①将金属环状吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台，将液体升至靠近环片的下沿，观察环状吊片下沿与待测液面是否平行如果不平行，将金属环状吊片取下后，调节吊片上的细丝，使吊片与待测液面平行

②调节容器下的升降台，使其渐渐上升，将环片的下沿部分全部浸没于待测液面，然后反向调节升降台，使液面逐渐下降这时，金属环片和液面间形成一环形液膜，继续下降液面测出环形液膜即将拉断前一瞬间数字电压表读数值U］和液膜拉断后一瞬间数字电压表读数值U2重复测量6次3将实验数字代入公式4-47和4—46求出液体表面张力系数，并与标准值进行比较.

4.注意事项1吊环须严格处理干净可用NaOH溶液洗净油污或杂质后，用清洁水冲洗干净，并用热吹风烘干2吊环水平须调节好，注意偏差，测量结果引入误差为

0.5%;偏差则误差L6%3仪器开机需预热15分钟.4在旋转升降台时，尽量使液体的波动要小⑸工作室不宜风力较大，以免吊环摆动致使零点波动，所测系数不正确6若液体为纯净水在使用过程中防止灰尘和油污及其它杂质污染.特别注意手指不要接触被测液体7力敏传感器使用时用力不宜大于0098No过大的拉力传感器容易损坏8实验结束须将吊环用清洁纸擦干，用清洁纸包好，放入干燥缸内.实验仪器:主要实验主要仪器的名称、型号及主要技术参数测量范围和仪器误差1实验仪器FD—NST型液体表面张力系数测定仪，力敏传感器，吊环，液体皿，数字电压表.2仪器介绍FD-NST型液体表面张力系数测定仪技术指标1硅压阻力敏传感器受力量程0-0098N;灵敏度约

3.00V/N用祛码质量作单位定标.

②供电电压:直流5-12Vo.数据记录及处理:

①数据记录表1硅压阻力敏传感器的定标表2水的表面张力系数测量t=20度，Di=32o00mmD2=

35.00mm2数据处理硅压阻力敏传感器灵敏度的确定根据表1数据，利用作图法求得传感器灵敏度K=

3.00V/N3所测空气比热容比的平均值为相对不确定度和不确定度的计算如下A仪二0ImV用不确定度表示空气比热容比的测量结果如下.数据分析相对误差计算.误差分析本实验中采用硅压阻力敏传感器张力测定仪来测量室温下纯水的表面张力系数，测得20度下，纯水的表面张力系数为7490X10-3N/m与理论值

72.75X10一年/m相比偏大，相对误差为

2.9%造成误差的主要原因有

（1）薄膜的重量、金属环所受浮力、接触角等因素造成的系统误差，2和平台引起的液面振动、圆环的净化处理、液体浸润不充分、外界环境变化如空气流动等因素造成的偶然误差为减小误差实验前应对实验物体作净化处理，操作时动作要平稳连续，减少振动，但操作不宜过慢.10o结果的分析讨论本实验中采用硅压阻力敏传感器张力测定仪来测量室温下纯水的表面张力系数，测得20度下，纯水的表面张力系数为

74.90XlTN/m与理论值

72.75X1—%/^相比偏大，相对误差为

2.9%误差原因已经在前面进行了分析次数123456祛码质量m/g0o

511.522o53输出电压V/mV16o

631.

246.

461.276o391o4次Ui/mvU2/mv△U/mv△U均/mv164o717o

8460947.

3264.717o747o

0364.

917.447o

5464.517o

047.5564o917o

447.

5664.717o

447.3。