《液體的表面張力系數(shù)測(cè)量》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《液體的表面張力系數(shù)測(cè)量（20頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、液體的表面張力系數(shù)測(cè)量,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),(一）實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介,拉脫法：測(cè)量一個(gè)已知周長(zhǎng)的金屬圓環(huán)或金屬片從待測(cè)液體表面脫離時(shí)所需的拉力，從而求得該液體表面張力系數(shù)的方法稱為拉脫法，常用的方法之一。,由于用拉脫法測(cè)量液體表面的張力約在110-3-110-2N之間，因此對(duì)測(cè)量力的儀器要求高。硅壓阻力敏傳感器張力測(cè)定儀能滿足測(cè)量液體表面張力的需要。,（二）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、用砝碼對(duì)硅壓阻力敏傳感器進(jìn)行定標(biāo)，計(jì)算該傳感器的靈敏度，學(xué)習(xí)傳感器的定標(biāo)方法 。 2、觀察拉脫法測(cè)液體表面張力的物理過(guò)程和物理現(xiàn)象，并用物理學(xué)基本概念和定律進(jìn)行分析和研究，加深對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)。 3、測(cè)量純水的表面張力系數(shù)。,（三）實(shí)驗(yàn)原理,

2、（1）液體的表面張力f,液體表面張力是存在于液體表面上任何一條分界線 兩側(cè)的液體的相互作用拉力，其方向沿液體表面，且 恒與分界線垂直，大小于分界線的長(zhǎng)度成正比：,f = L,稱為液體表面張力系數(shù)，單位為N.m-1。與液體的 溫度、純度、種類以及它上方的氣體成分有關(guān)。,1、幾個(gè)基本的知識(shí)點(diǎn),（2）浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)現(xiàn)象,當(dāng)液體和固體接觸時(shí)，若固體和液體分子間的吸引力大于液體分子間的吸引力，液體就會(huì)沿固體表面擴(kuò)張，形成薄膜附著在固體上，這種現(xiàn)象稱為浸潤(rùn)；反之為不浸潤(rùn)現(xiàn)象。,接觸角,2、實(shí)驗(yàn)儀器,（1）實(shí)驗(yàn)裝置,（2）硅壓阻式力敏傳感器的結(jié)構(gòu)及原理,傳感器 傳感器是將感受的物理量、化學(xué)量等信息，按一

3、定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量和傳輸?shù)男盘?hào)的裝置。電信號(hào)易于處理，所大多數(shù)的傳感器是將是將物理量等信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的。,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,1.力臂固定點(diǎn) 2.硅力敏傳感芯片 3.彈性梁 4.掛鉤,原理,UB F 式中: F ：外力的增量 K ：傳感器的靈敏度 U ：相應(yīng)的電壓改變量,靈敏度：傳感器輸出量增量與相應(yīng)輸入量增量之 比，單位為 mv/N。它表示每增加 1N 的 力，力敏傳感器的電壓改變量為 B mv。,3 受力分析,使用片狀吊環(huán)，在液膜拉破前瞬 間，考慮一級(jí)近似，認(rèn)為液體的 表面張力為： f = f1 + f2 = (D1+ D2) 這里為表面張力系數(shù)，D1

4、、 D2分別為吊環(huán)的外徑和內(nèi)徑。,液膜拉破前瞬間的受力分析圖,片狀吊環(huán)在液膜拉破前瞬間有： F1 = mg + f1 + f2 此時(shí)傳感器受到的拉力F1和輸出電壓U1成正比，有： U1 = BF1,片狀吊環(huán)在液膜拉破后瞬間有： F2 = mg 同樣有 U2 = BF2 片狀吊環(huán)在液膜拉破前后電壓的 變化值可表示為：,液膜拉破后瞬間的受力分析圖,U1 U2 = U = K F = B（F1 F2）= K(D1+ D2) 由上式可以得到液體的表面張力系數(shù)為:,這里U1液膜拉斷前瞬間電壓表的讀數(shù) U2 液膜拉斷后瞬間電壓表的讀數(shù),對(duì)整個(gè)的實(shí)驗(yàn)過(guò)

5、程，可以分為以下3個(gè)階段：,吊環(huán)浸沒(méi) 在水中,,,,反方向旋轉(zhuǎn)螺母， 電壓表讀數(shù)增加,繼續(xù)旋轉(zhuǎn)讀增 加到一個(gè)最大值,繼續(xù)旋轉(zhuǎn)， 讀數(shù)開(kāi)始減小,減小到某一個(gè) 值，液膜破裂,此時(shí)，觀察電壓表 讀數(shù)，記下U1、U2,,,,,,,,,階段1,階段2,階段3,4 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的受力分析,階段1的受力分析,吊環(huán)下沿浸沒(méi)在水中時(shí)，有,吊環(huán)下沿拉離水面，開(kāi)始拉起液膜時(shí)，有,,,電壓表讀數(shù)達(dá)到最大值，此時(shí)有,,,,這里，f 為表面張力,,達(dá)到最大值后，繼續(xù)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺母，可以發(fā) 現(xiàn)，電壓表讀數(shù)開(kāi)始減小，這主要是因?yàn)楦街谝耗ど?的水在重力的作用下向下滑，所以拉力減小。, 階段2的受力分析, 階段3的受力分析,在液膜拉破前瞬間有： F1 = mg + f1 + f2 = mg + f,,在液膜拉破后瞬間有： F2 = mg,,可以得到液體的表面張力：,,液體的表面張力系數(shù),,,,,（四）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),表1：硅壓阻力敏傳感器靈敏度的定標(biāo),表2：水的表面張力系數(shù)測(cè)量,t室= D1= D2=,,,,用不確定度表示測(cè)量結(jié)果,相對(duì)誤差的計(jì)算,,,,,儀=0.1mV,,,數(shù)據(jù)處理計(jì)算過(guò)程,,,,,,相對(duì)誤差計(jì)算,