实验报告-液体表面张力系数的测量.doc

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1、1.实验名称液体表面张力系数的测量2.实验目的(1)用砝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)3.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(1)式中称为液体

2、的表面张力系数，单位为NM-1。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D1，外径为D2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(2)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(3)表面张

3、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(4)式中K表示力敏传感器的灵敏度，单位V/N。(3)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U1，拉断时瞬间数字电压表的读数值为U2，则有(5)故表面张力

4、系数为(6)4．实验内容1.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：(1)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，挂上砝码盘，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)在砝码盘上分别加0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g等质量的砝码，记录相应这些砝码力F作用下，数字电压表的读数值U。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D1和内径D2。(2)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。

5、(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U1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。1.注

6、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1.6%。(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。(5)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0.098N。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。6．实验仪器：主

7、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0-0.098N；灵敏度约3.00V/N(用砝码质量作单位定标)。②供电电压：直流5-12V。7．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次数123456砝码质量m/g0.511.522.53输出电压V/mV16.631.246.461.276.391.4表2水的表面张力系数测量t=20度，D1=32.0