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1、实验六液体表面张力系数的测定F=G^f(2)图2液胶拉破前瞬间的受力分析图【目的】1.用片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.学会用拉脱法测敁纯水和其它液体的表而张力系数。【器材】FD-NST-B型液体表面张力系数测定仪，铝合金吊环，坡璃器皿，镊子，片码。【仪器简介】FD-NST-B型液体表面张力系数测量实验仪主要由实验装置和实验主机以及吊环、片码等配件组成，如图1所示。阁1液体表Ifif张力系数测定仪装咒【原理】液体表而存在着使液而收缩到最小趋势的表而张力，若在液体表而划一长为L的线段,则线段两边的液面均
2、冇一个与液而相切_日.垂直于线段的表Iftf张力/，其大小与线段长度L成正比，即1)aL式屮汉称为液体的表面张力系数，单位为N.M4,在数位上等于单位长度上的表而张力。实验证明，表面张力系数的人小与液体的温度、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。将内径为DP外径为02的金属吊环悬挂在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起吊环，吊环就会拉起一个与液体相连的水柱。由于表而张力等力的作川，传感器上的拉力逐渐达到最人值然后开始卜‘降，假设拉脱前瞬间拉力为F。则F应当是金属环重力G与水柱拉引金属环的表面张力之
3、和，即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M),则有(3)所以液体的表側张力系数为:(4)表面张力的数值一般很小，测暈微小力必须川特殊的仪器。本实验川FD-NST-B型液体表而张力系数测定仪进行测呈。FD-NST-B型液体表而张力系数测定仪用到的测力计是硅压阻力敏传感器，该传感器乂敏度高，线性和稳定性好，以数字式电压表输出显示。若力敏传感器拉力为F时，数字式屯压表的示数为U，则有F上（5）B式屮B表示力敏传感器的灵敏度，单位V/N。吊环拉断液杜的前一瞬间，吊环受到的拉力为F=G+/;拉断后，吊环受到的拉力W=G。若吊环拉断液柱的前一
4、瞬间数字电压表的读数伉为UP拉断后的数字屯压表读数值为u2,则有f=F-F'=(6)B故表面张力系数为f(7)a=1-2兀①'+D，）兀(D'+£>2)5【步骤】1.测定硅压阻力敏传感器灵敏度B（1）插上硅压阯力敏传感器，并开机预热15〜20分钟。（2）将力敏传感器转至水稃器外部，这样取放片码比较方便。将W环挂在力敏传感器的钩上，在加片码前应酋先对仪器数字电压调零，安放片码吋应尽景轻。（3）在吊环上分別加上0.5，1,1.5,2,2.5,3,3.5克片码，依次读出相应的电压输出值U。（4）mF=U/Bf此时F为片码重景，则S=，求得相应的B值以及7
5、次测景的平均值I。2.测定液体的表而张力系数a（1）将待测液体倒入玻璃器皿后，将玻璃器皿放入实验圆简内。（2）取卜吊环，将力敏传感器转至水矜器正上方。挂上吊环，反复挤压橡皮球使外部液体液而上升，当环下沿部分均浸入待测液体屮时，松开橡皮球的阀门，这时液面往下降，应特别注意记下吊环拉断液柱前一瞬间的数字电压表读数值U,和拉断后的数字电压表读数U2。（3）根裾方程,=一可得吊环内外表面的总表而张力，再根据方程〃=f/WD'+£>2）1讨得液体的表而张力系数。（4）重fi步骤（2）（3），总共测6次。计算出6次测fi的表Ifti张力系数平均值6。（5）测出
6、液体的温度T，可从附表6-1屮杏出与T相对应的水的表面张力系数&作为公认值，求出实验结果的绝对误差和相对误差。【数据记录与处理】1.求硅压阻力敏传感器灵敏度南京地区秉力加速度g:9.795m/s2物体质置m(g)0.5001.00()1.50()2.0002.5003.0003.50()输出电压U(mV)灵敏度B(mV/N)B=mV/N2.水和其它液体表而张力系数的测量D,=3.500cm,D2=3334cm,T=°C,B=mV/N测量次数U,(mV)U2(mV)A(7(mV)f(XlO3N)6Z(Xl0'3N/m)123456C(—N/m丧表N/
7、m绝对误差A6Z=N/mffl对误差E=%【思考题】1.为什么吊环拉起的水柱的表面张力为/=6^(/^+Z)2)?2.为什么在吊环被拉起直至拉脱的过程中，传感器上的拉力先升后降？【注意事项31.仪器开机需预热15分钟；2.特别注意手指不要接触被测液体；3.力敏传感器使用时用力不宜大于0.098N，以免损坏传感器；4.实验室不宜风力较大，以免环摆动致使零点波动，导致所测数据不准确。附表表6-1不同温度K纯水的表面张力系数(x1(T3N!m)T(°C)0123456789075.6275.4875.3475.1975.0574.9074.7674.63
8、74.4874.341074.2074.0773.9273.7873.6473.4873.3473.2073.0572.8
