大连理工大学大物实验 水表面张力系数的测定 实验报告

大连理工大学

大 学 物 理 实 验 报 告

院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 12 月 03 日，第15周，星期 三 第 5-6 节

实验名称 水表面张力系数的测定

教师评语

实验目的与要求：

（1） 理解表面张力现象。

（2） 用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。

主要仪器设备：

FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪、砝码、镊子及其他相关玻璃器皿。

实验原理和内容：

分子间的引力和斥力同时存在，它们以及它们合力的大小随着分子间的距离的变化关系如图所示

对液体表面张力的理解和解释：

在液体和气体接触的表面有一个薄膜，叫做表面层，其宏观上就好像是一张绷紧了的橡皮膜，存在沿着表面并使表面趋于收缩的应力，这种力称为表面张力。

计算张力时可以做如下的假设：想象在表面层上有一条长度为L的分界线，则界限两端的表面张力方向垂直于界限，大小正比于L，即f=αL（α为液体表面张力系数）。

实验中， 首先吊环是浸润在水中的， 能够受到表面张力的拉力作用。

测定仪的吊环缓慢离开水面，将拉起一层水膜，并受到向下的拉力f拉。由于忽略水膜的重力和浮力，吊环一共受到三个力，即重力W、液面的拉力f拉、传感器的弹力F

F f拉 W

试验中重力是常量，而与表面张力相关的拉力却随着水膜的拉伸而增大。水膜被拉断前瞬间的f拉，就是表面张力f。

圆环拉起水膜与空气接触有两个表面层，若吊环的内、外直径分别为D1、D2,则界限长度 L=πD1+πD2。根据界线思想定义的张力计算式得f=αL，则有

F （D1+D2）

水膜被拉断前传感器受力F1

F1 （D1+D2）+W

在水膜拉断后传感器受力F2

F2 W

由上面两式得水的表面张力系数的计算公式为

F1 F2

(D1 D2)

步骤与操作方法：

（1）力敏传感器的定标

i. 开机预热10分钟。 ii. 将仪器调零后，改变砝码重量，再记录对应的电压值。得到U-G关系， 完成传感器

的定标。

（2）水的表面张力及吊环内外径的测量 i. 测量吊环的内径D1和外径D2（各测量4次取平均）。 ii. 严格处理干净吊环。先用NaOH溶液洗净，再用清水冲洗干净。 iii. 在升降台上安放好装有清水的干净玻璃皿，并挂上吊环，调节吊环水平（此步重要， 细

微的水平位置偏差将导致结果出现误差）。

iv. 升高平台，当吊环下沿部分均浸入水中后，下降平台。观察环浸入液体中及从液体中

拉起时的物理过程和现象，记录吊环即将拉断液面前瞬间的电压表读数V1和拉断后的电压表读数V2（该步骤重复8次）。

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