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1、液體表面張力系數(shù)的測定實驗報告
【實驗目的】
1.學會用拉脫法測定液體的表面張力系數(shù)。
2.了解焦利氏秤的構造和使用方法。
3.通過實驗加深對液體表面現(xiàn)象的認識。
【實驗儀器】
焦利氏秤1把,U形金屬環(huán)1條,砝碼1盒,鑷子1把,玻璃皿1個,溫度計1支,酒精燈1個,蒸餾水100ml,游標尺1把。
【實驗原理】
圖3-1
由于液體分子與分子間的相互作用,使液體表面層形成一張緊的膜,其上作用著張力,叫做表面張力。設想在液面上作長為L的線段,線段兩側便有張力相互作用,其方向與L垂直,大小與線段長度成正比,如圖3-1所示。即有
2、
式中為表面張力系數(shù),其單位為。
表面張力系數(shù)是研究液體表面性質所要用到的物理量,不同種類的液體,值不同;同一種液體的值隨溫度上升而減??;液體不純凈,值也會改變。因此,在測定值時必須注明在什么溫度下進行,液體必須保持純凈。
測量表面張力系數(shù)的方法很多,本實驗用拉脫法測定。
圖3-2
將環(huán)形金屬環(huán)浸入液體中,然后慢慢拉起,這時在金屬環(huán)內帶起了一層薄膜,如圖3-2所示。要想使金屬環(huán)由液面拉脫,必須用一定的力。
(注意有兩個表面)
(3-2)
本實驗用焦利氏秤測出,然后代入式(3-2)計算出
3、值。
二、 儀器構造
焦利氏秤實際上就是一個比較精確的彈簧秤,焦利氏秤的構造如圖所示,用焦利氏秤測力是根據(jù)胡克定律
式中,為彈簧的勁度系數(shù),等于彈簧 伸長單位長度的拉力, 為彈簧伸長量,如果已知值,再測定彈簧在外力作用下的伸長量,就可以算出作用力的大小。
【實驗步驟】
一、值的測定
1.按圖3-3掛好彈簧,小指針和砝碼盤,再調節(jié)底板三角底座上的螺絲,使小指針處于鏡子中,能上下自由振動且不與鏡子相碰;
2.調節(jié)旋鈕D,使鏡子上的標線處于“三線重合”位置(鏡子刻線、
4、小指針和小指針的像重合),讀出標尺上的讀數(shù)。如彈簧振動不停,可將鑷子靠在彈簧上端,輕輕阻擋彈簧,即可停止振動;
3.在砝碼盤上加1.0g、2.0g、3.0g、4.0g、5.0g、6.0g、7.0g、8.0g、9.0g的砝碼,調節(jié)小游標,當刻線重新處于“三線重合”位置時,讀出讀數(shù);
4. 再加入1.0g砝碼,然后依次取出1.0g砝碼,分別記下,取二者平均值,用逐差法求出彈簧的勁度系數(shù)。即
二、 的測定
1. 先用洗滌液,再用蒸餾水洗凈玻璃皿,把裝有蒸餾水的玻璃皿放在平臺上。用鑷子夾住金屬環(huán)在灑精燈上燒干,再掛在掛鉤上;
2. 調節(jié)旋鈕,使鏡子刻線處
5、于“三線重合”位置,讀出標尺上的讀數(shù);
3. 調節(jié)旋鈕,讓金屬環(huán)的水平部分和液面接觸(水平部分如果和液面不行,
可用鑷子調整金屬環(huán)幾次);
4.觀察鏡子刻線是否在“三線重合”位置,如果不在,繼續(xù)調節(jié)旋鈕,直至標線處于“三線重合”位置;
5.在鏡子刻線始終處于“三線重合”的情況下拉脫液膜,讀出讀數(shù)。這個過程的動作應緩慢,旋轉旋鈕使平面臺微降,液膜被拉起,這時彈簧伸長,再不斷旋轉旋鈕控制平臺,直至液膜恰好破滅;
6.重復步驟2、3、4、5共5次,將數(shù)據(jù)記入表3-2中;
7. 用游標尺測出金屬環(huán)的內外直徑
【數(shù)據(jù)記錄與處理】
1. 利用上式計算出、
6、。
2. 根據(jù)溫度T,在-T表上查出該溫度下水的表面張力系數(shù),與所測量的作比較,算出百分誤差。
表3-1 k值的測定
砝碼質量/g
增重讀數(shù)/mm
減重讀數(shù)/mm
平均值/mm
0.0
218.00
218.00
218.00
1.0
221.08
221.12
221.10
2.0
223.64
223.66
223.65
3.0
226.50
226.52
226.51
4.0
229.36
229.4
7、0
229.38
5.0
232.46
232.48
232.47
6.0
235.38
235.42
235.40
7.0
238.34
238.38
238.36
8.0
241.44
241.48
242.46
9.0
244.36
244.40
244.38
mm
mm
mm
N/m
8、 (g=9.8)
表3-2 F的測定
T=__16___
次數(shù)
初始位置/mm
水膜破裂時讀數(shù)x/mm
彈簧的伸長/mm
1
202.34
206.82
4.48
2
202.40
207.30
4.50
3
200.04
204.52
4.48
4
201.84
206.36
4.52
5
201.46
206.02
4.56
9、
相對不確定度
不確定度
張力系數(shù)
百分誤差=100%=_5.2%_____
【附表及實驗數(shù)據(jù)】
表3-3 水對空氣的T表
TC
/N
TC
/N
2
0.0750
22
0.0722
4
0.0766
24
0.0719
6
0.0766
26
0.0717
8
0.0764
28
0.0714
10
0.0761
30
0.0711
12
0.0757
32
0.0709
14
0.0754
34
0.0705
16
0.0733
36
0.0702
18
0.0730
38
0.0698
20
0.0725
40
0.0695