1、2022-10-13液体表面张力系数的测定一、表面张力现象与形成条件一、表面张力现象与形成条件为什么水面上的小昆虫能在水面上行走,而不会沉入水中?2022-10-13大珠小珠落玉盘大珠小珠落玉盘二、表面张力的定性解释二、表面张力的定性解释 分子间既有引力作用分子间既有引力作用 又有斥力作用又有斥力作用fod 0rRr斥力引力 液体表面张力产生的原因是 液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层。2022-10-13 表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力,具有收缩趋势,所受合外力指向液体内部,因此有向液体内部运动的趋势,就是表面张力产生的原因。
2、2022-10-13 如果液面是水平的,则表面张力f也是水平的。当平衡时,沿周界的表面张力互相抵消。此时液体表面内外压相等,而且等于表面上的外压力P0。2022-10-13如果液面是弯曲的,则沿AB周界面上的表面张力f不是水平的。当平衡时,表面张力将有一合力。当液面为凸形时,合力指向液体内部。表面内部的液体分子所受压力必大于外部压力。2022-10-13 当液面为凹形时,合力指向液体外部。液体内部的压力将小于外面的压力。2022-10-13影响表面张力的因素 温度 杂质含量三、实验测量方法:拉脱法 毛细管升高法 液滴测重法 我们的实验采用第一种实验方法。装置示意图如下:拉脱法1、基本原理 膜拉
3、脱时的最大力2、要解决的技术问题 微小变力的测量方法微小变力的测量方法3、微小变力的、微小变力的测量方法 非电量电测,通过物理效应将非电学量转换为电学量进行测量。在本实验中利用压电效应将力转换为电压进行测量。2022-10-131).标定力传感器灵敏度(求斜率);U为测量电压,F是拉力,B是灵敏度2)测量水的表面张力系数 D2吊环外径;D1吊环内径;U1吊环脱离水面前电压极大值;U2吊环脱离水面后电压稳定值;ABFU1212()UUDD B 四、实验仪器:2022-10-13电压表五、实验步骤:1.定标的实验步骤:调节仪器水平 调传感器高度和位置,注意其水平。挂上挂环后,调节传感器高度、方位、
4、长度,让其处于升降台的中央;在测量过程中不能变动。挂上砝码托盘,打开电压表电源,将起始读数调在10.0-50.0mV之间。加砝码,稳定后读电压表示数(加、减砝码各测一次)。2.测量水的表面张力的实验步骤:挂上吊环,注意挂环水平;以顺时针转动升降台使液面上升至环下沿部分没入液体中;改为逆时针转动升降台使液面下降;试测,若数据问题即可开始实验数据记录;观察环浸入液体中及从液体中拉起时的电压表最大读数 和拉断稳定后的读数 并记录在表格中。2022-10-131U2U操作注意事项1.挂上砝码托盘后,电压表起始读数调在10.0-50.0mV之间;2.挂上吊环时要用力较轻,以免损坏传感器挂钩;3.调节传感
5、器水平、高度和长短并在整个实验中保持不变。同时,挂钩位置也不变;4.取放砝码必须用镊子不能用手直接拿;5.仔细检查吊环水平,在旋转升降台时,尽量使液体的波动要小;6.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;7.完成实验后,将水盘中的水倒掉并擦拭干净;关掉电源,摆放整齐。1.力敏传感器定标 g=9.794 m/s2砝码6个,每个质量0.500g,注意力的单位和数量级六、数据处理六、数据处理砝码个数砝码个数 123456力U+U-电压(mV,平均值)2022-10-13利用图解法求解B(参考值B=3.00V/N)说明:1.横坐标是力,纵坐标为电压。注意标度、单位和数量级;2.
6、连线时必须连直线;3.取点,取相距较远的两个非测量点并读出其值;4.计算出传感器的灵敏度。B应该取几位?数据处理举例(注意单位、有效数字、数量级3.013)一、力敏传感器定标 g=9.794 m/s2砝码个数砝码个数123456电压 mV,U1U2U3U4U5U6平均值9.624.639.354.068.683.52022-10-131、逐差法求灵敏度B U4 U1=44.4 U5-U2=44.0 U6-U3=44.2 2、平均法求B列出6个方程前三个方程相加有 73.5=3.00gB +3A (1)后三个方程相加有 206.1=7.50 gB +3A (2)所以,算出表面张力系数2.计算表面
7、张力系数 计算公式1212()UUDD B测定次数 1 2 3 4 5 6 U1(mV)U2 (mV)U1-U2 关于有效数字关于有效数字 20元=20.00元?数字仪表显示 20mV=20.0 mV?20mV=19.5-20.4 mV (范围)20.0 mV=19.95-20.04 mV(范围)二者意义不一样。计算时,中间结果的有效位数不能少于直接计算时,中间结果的有效位数不能少于直接测量数据的有效位数。测量数据的有效位数。2022-10-132022-10-132022-10-13思考与习题:1、实验中用了什么方式测力?其基本原理是什么?2、水的表面张力系数与哪些因素有关?3、拉脱装置采用圆环相比其它形状有什么好处?4、拉脱装置若不干净,测量数据有什么变化?5、怎么判断测量中液面深度不一致对测量结果的影响?6、怎么判断测量中拉脱装置圆环水平?7、表面张力系数系数测量除拉脱法,还可以用什么方法