拉脱法测液体表面张力系数及数据处理.pdf

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1、FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪使用情况介绍【引言】由于液体分子间的相互吸引力，使得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。这种沿着液体表面的、收缩液面的力称为表面张力。表面张力的存在解释了物质的液体状体所呈现的许多现象，如泡沫的形成、浸润和毛细现象等。在工业技术上，浮选技术和液体输送技术等方面都要对表面张力进行研究。测定表面张力系数常用的方法有：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。这里，将利用该仪器应用拉脱法测量纯净水的表面张力系数。【仪器介绍】FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪由上海复旦大学实验教学中

2、心与上海复旦天欣科教仪器有限公司联合研制。一、仪器组成（如图1所示）及技术指标1、硅压阻力敏传感器（1）受力量程：0~0.098N（2）灵敏度：约3.00VN（3）非线性误差：≤0.2%（4）供电电压：直流5~12伏2、显示仪器（1）读数显示：200mV三位半数字电压表（2）调零：手动多圈电位器（3）连接方式：5芯航空插头3、力敏传感器固定支架、升降架、底板及水平调节装置4、吊环：外径约34.96mm、内径约33.10mm、高约8.50mm的铝合金吊环5、直径约120.0mm玻璃器皿一套6、铝合金砝码盘及0.5克砝码7只7、外形尺寸（1）支架

3、及底盘尺寸：280mm×280mm×320mm（2）仪器尺寸：240mm××240mm100mm图1FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪。其中，1、硅压阻力敏传感器2、数字电压表显示屏3、力敏传感器固定支架、升降台、底板及水平调节装置4、吊环5、玻璃器皿6、砝码盘及对应砝码一套7、调节大螺母8、调零旋钮9、航空插头接口二、仪器用途1、可用砝码对硅压阻力敏传感器定标，计算该传感器的灵敏度，并学习传感器的定标方法。2、可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、可测量纯水和

4、其他液体的表面张力系数。4、可测量液体的浓度与表面张力系数的关系。【实验内容】一、实验目的1、掌握利用表面张力系数测定仪测定液体表面张力系数的实验原理2、掌握利用最小二乘法（见附录A）进行线性拟合对仪器灵敏度定标的方法3、测定水的表面张力系数并分析实验误差二、实验原理金属环固定在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起圆环，当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差值F为FDD=π()+α(1)12其中，D、D分别为圆环外、内径，α为液体表面张力系数。12另外，由数字电压表及硅压阻力敏传感器得到液体表面张力FUUB=()−(2)12其中，U与U分别

5、为圆环拉脱前与拉脱后的数字电压表示数，B为力敏传感器灵12敏度。故液体表面张力系数α为UU−12α=(3)πB()DD+12三、实验前仪器调节1、仪器开机预热。2、清洗玻璃器皿和吊环。3、在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。4、将砝码挂在力敏传感器的钩上。5、若整机已预热15分钟，可对力敏传感器进行定标，原则上在加砝码前应首先对电压表调零，安放砝码时应尽量轻拿轻放。6、换吊环前应先测定吊环的内外直径，然后挂上吊环，在测定液体表面张力系数过程中，可观察到液体产生的浮力与张力的情况与现象。逆时针转动升降台大螺帽时液面上升，当环下沿部分均浸入

6、液体中时，改为顺时针转动大螺帽，则液面下降，该过程中保持吊环不动，观察吊环进入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。特别注意吊环即将拉断液柱前数字电压表读数值U与拉断瞬间数字电压表读数值U，记录。12四、测量内容注：使用仪器编号为81、硅压阻力敏传感器定标砝码Mg0.5001.0001.5002.0002.5003.0003.500电压Vmv14.829.944.759.874.789.7105.02大连本地重力加速度g=9.8011ms。3由最小二乘法拟合的仪器的灵敏度为B=3.06210×mVN。（见附录C）2、水表面张力系数的测量（1

7、）用游标卡尺测量金属圆环外、内径各六组Dmm34.6834.6634.6834.7034.7034.681Dmm33.0233.0433.0433.0633.0433.022得圆环外、内径平均值为D=34.68mm，D=33.04mm。12（2）调节上升架，记录圆环在即将拉断水柱是数字电压表的示数U，拉断后数字1电压表的示数U，各六组2Umv148.6116.583.861.633.210.71Umv99.767.835.513.0-13.7-36.220注：水温为19C处理数据，填写下表∆Umv48.948.748.348.646.946.

8、9−3FN1015.9715.9015.7715.8715.3215.32−3α×10Nm75.0674.7574.1474.6071.9971.99-3得表面张力