液体表面张力实验报告

篇一：液体表面张力的测定实验报告

液体表面张力的测定实验报告

指导老师：

姓名： 专业：无机 学号：

实验时间：

实验目的

1、掌握最大泡压法测定液体表面张力的方法，了解影响表面张力测定的因素。

2、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量，由表面张力的实验数据求分子的截面积。

实验原理

液体表面缩小是一个自发过程，欲使液体产生新的表面?A，就需要

对其做功，其大小与?A有关 -W,=σ?A

σ为表面张力，是作用在界面上每单位长度边缘上的力。表面浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。在指定的温度和压力下，稀溶液中，溶质在表层中的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯吸附等温式 Γ=?

T

RTdc

c

dσ

能使溶剂表面张力显著降低的物质称为表面活性剂，他们在溶液表面的排列情况，决定于它在液层中的浓度。随着表面活性物质的分子在界面上排列愈加紧密，此界面的表面张力逐渐减小。

恒温下绘制曲线σ=f(c),利用图解法进行计算，以Z表示切线和平行线在纵坐标上截距间的距离，则有

T=- c T Γ=? T= dccdcRTdcRT2、最大泡压法测定表面张力

将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，会产生压力差?P，液

dσ

Z

dσ

c

dσ

Z

面沿毛细管上升。打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，毛细管内液面受到一个使待测液面上升的压力，当次压力差P大气- P系统在毛细管端面上产生的作用力稍大于?P时，气泡就从毛细管口脱出。此时 ?P=2σ R

本实验采用压气鼓泡法鼓泡。当曲率半径R和毛细管半径r相等时，曲率半径达最小值，最大附加压力为： ?P

最大

=2σ r

r2

对于同一毛细管，其为一常数，用k表示。则有 σ=k ?P

最大

最大

k值可由实验测得 k= k(水) ?P（水）

仪器与试剂

表面张力教学实验仪（DMPY-2C）1台、表面张力管1支、鼓泡毛细管1支、滴液漏斗1个、10ml移液管1支、5ml刻度移液管1支、250ml容量瓶1个、50ml容量瓶9个、50ml碱式滴定管1支、洗耳球1个、恒温水浴1套 正丁醇、铬酸洗液、蒸馏水

实验步骤

1、用铬酸洗液清洗毛细管和玻璃仪器，记录实验室温度。 2、打开表面张力教学实验仪器电源开关，预热10min. 3、将表面张力教学实验仪器与大气相通，清零。 4、将水作为标准物质测定室温下的仪器常数k。

（1）在表面张力管中注入适量蒸馏水，调节液面，使毛细管下

端恰好与液面相切，按要求将实验仪器连接好，并在滴液漏斗中加入约三分之二体积的自来水

（2）调节滴液漏斗的旋塞，使气泡经毛细管缓慢均匀的向液体中鼓泡，鼓泡速度控制在15-20个/分钟，且气泡一个一个的间断逸出。这时，读取表面张力教学仪所显示的压差的最大值?P

最大

。

5、配制一系列正丁醇水溶液。在250ml的容量瓶中装少量水，取11.44ml正丁醇放入容量瓶，加水至250ml，摇匀，定容。分别用碱式滴定管滴取2 ml、4 ml、6 ml、8 ml、10 ml、12 ml、16 ml、20 ml、24 ml的正丁醇水溶液于50 ml的容量瓶，加水至50 ml，摇匀定容，此时的正丁醇水溶液的浓度分别依次为0.02molL-1、0.04molL-1、0.06molL-1、0.08molL-1、0.10molL-1、0.12molL-1、0.16molL-1、0.20molL-1、0.24molL-1。

6、用少量待测溶液淌洗支管试管及毛细管。将上述步骤4中的蒸馏水依次换成不同浓度的正丁醇水溶液。

7、再记录一次室温，与第一次记录的室温取平均值，作为实验室温。

注意事项

1、在整个实验过程中所用毛细管必须干净，并保持垂直，其管口应平整且刚好与液面相切。

2、读取压力计的压差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差。 3、测完一个样品后，要先将系统排空再换用下一个溶液进行测定。

4、要注意系统的气密性，尤其是各部件的接口处不得漏气，否则实验失败。

数据处理

原始数据记录：

△P水 =576pa T=23.1℃

数据处理：

1、在23℃时，水的表面张力σ=72.28mN/m ∴R=

2σ水△P水

=0.2510

2、作σ-c的图像可得下图：

3、作Г-c的图像如下：

篇二：液体表面张力系数的测定实验报告

液体表面张力系数的测定

一 实验目的

1 学习用界面张力仪测微小力的原理和方法。

2 深入了解液体表面张力的概念，并测定液体的表面张力系数 二 实验原理 1 液体表面张力

由于液体分子之间存在作用力，使每个位于表面层内的分子都受到一个指向液体内部的力，这就使每个分子都有从液体表面进入液体内部的倾向，所以液体表面积有收缩的趋势，在没有外力的情况下，液滴总是呈球形，致使其表面积缩到最小，这种使液体表面收缩的力叫做液体的表面张力。 2 液体表面张力系数的测量原理

图1

如图1，将一表面洁净的矩形金属薄片浸入水中，使其底边保持水平，然后将其轻轻提起，则其附近液面呈现如图示的形状，则??0时，f方向趋向垂直向下。在金属片脱离液体前，受力平衡条件为

F?f?mg（1）

而

f?2?(l?d)（2）

则

??

若用金属环替代金属片，则（3）式变为

F?mg

（3）

2(l?d)

??

式中d1，d2为圆环的内外直径。 若用补偿法消除mg的影响，即

F?mg

（4）

?(d1?d2)

f?F?mg

则（4）式可写为

??

即为液体表面张力系数。 三 实验仪器

f

（5）

?(d1?d2)

液体界面张力仪、标准砝码、环形测件、玻璃杯、镊子、纯净水、小纸片 四 实验内容及步骤

1 仪器调整。调整仪器水平，刻度盘归零。

2调零。将小纸片放在金属环上，调整调零旋扭，通过放大镜观察，指针、指针的像及红线三线重合。 3 绘制质量标准曲线

分别在小纸片上放100mg、300 mg 、500 mg 、700 mg、 1000 mg的砝码，记下对应的刻度盘的示数。以所加砝码的质量作为横坐标，刻度盘的示数作为纵坐标，绘制质量标准曲线。

4 测量纯净水的表面张力系数

调零。用玻璃杯盛大约2/3的水，放在样品座上，调节样品座的高度，使金属环刚好浸过水面。左手调节样品座下面的螺丝，使样品座缓慢的下降，右手调节蜗轮旋扭。两手调节的同时，眼睛观察三线始终重合，直到环把水膜拉破为止。记下刻度盘示数M’。为了消除随机误差，共测五次。

6 将M’在质量标准曲线上查得水作用在金属环上的表面张力f?mg，按式（5）计算出水的表面张力系数。 五 数据记录及处理 1 金属环的直径

)mm 内径：d1?(18.470?0.001)mm 外径 ：d1?(19.670?0.001

2绘制质量标准曲线 数据见下表

度盘示数/mn/m刻

砝码质量m/mg

质量标准曲线

由图可以看出，质量标准曲线为一直线，因此M与m成线性关系，可在直线上取两个点 （400，339），（900，761）或由最小二乘法拟合该曲线方程为

M?0.084m?0.4 （6）

3 测量M’，数据见下表

根据上表：M?

'

75.0?76.1?76.3?75.8?76.0

?75.84mn

5

A类不确定度分量SM'?

(M

'i?Mi')2

n(n?1)

?0.2

B类不确定度分量u?合成不确定度?M‘?

'

?仪?0.03

S2?u2?0.2

所以 M?(75.8?0.2)

mn（7）

将（7）代入（6）可得

m?893.4mg

m的传播不确定度为?m?

(

?M22

)?i?5.0mg ?xi

m?(893?5)mg

4 计算水的表面张力系数

将d1，d2，m代入表面张力系数公式

??

f

?73.03?10?3N?m?1

?(d1?d2)

其传播不确定度为

???(

?M22????22

)?i?()2?m?()2?d?0.41?10?3N?m?1 ?xi?m?d

在温度为19.4℃时，实验测得的水的表面张力系数为

??(73.0?0.4)?10?3N?m?1

同温度下水的标准张力系数为

?标?72.89?10?3N?m?1

相对误差为B?

??标?标

?100%?0.19%

六 实验结果及讨论

通过实验，比较精确的测量了纯净水与空气接触的时候的表面张力系数，在实验误差允许的范围内，得到了比较准确的结果。误差可能出现的原因有以下几种可能： 1 测量金属环本身不是太平，在拉破水膜的时候有误差存在。 2 读数时候的视觉误差，即人为的误差，尽可能的避免。 3 操作时候的误差，也应尽量避免。

4 环境造成的误差，人在走动时，或桌子的振动等。 七 注意事项

1 注意保护仪器，钢丝的扭矩不能超过360度。 2 调整调零旋扭时注意吊杆臂上升的方向。

3 在测量表面张力系数时注意时刻保持三线重合，直到水膜被拉破。

篇三：液体表面张力实验报告

篇四：液体表面张力系数测定的实验报告

xx大学实验报告

一【实验目的】

（1） 掌握力敏传感器的原理和方法

（2） 了解液体表面的性质，测定液体表面张力系数。

二【实验内容】

用力敏传感器测量液体表面的张力系数

三【实验原理】

液体具有尽量缩小其表面的趋势，好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力。

测量表面张力系数的常用方法：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。此试验中采用了拉脱法。拉脱法是直接测定法，通常采用物体的弹性形变（伸长或扭转）来量度力的大小。液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。液体内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围，他所受到的周围分子合力为零。由于液体上方的气象层的分子很少，表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零。这个力垂直于液面并指向液体内部。所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使得液体表面自然收缩，直到处于动态平衡。 假如在液体中浸入一块薄钢片，则钢片表面附近的液面将高于其它处的,如图1所示。

由于液面收缩而产生的沿切线方向的力Ft称之为表面张力，

角φ称之为接触角。当缓缓拉出钢片时，接触角φ逐渐的减小而趋于零，因此Ft方向垂直向下。在钢片脱离液体前诸力平衡的条件为

F = mg + Ft （1）

其中F是将薄钢片拉出液面的时所施加的外力，mg为薄钢片和它所沾附的液体的总重量。表面张力Ft与接触面的周长2(l+d)成正比，故有Ft = 2σ(l+d),式中比例系数σ称之为表面张力系数，数值上等于作用在液体表面单位长度上的力。将Ft代入式（1）中得

?????????（(??+??）

当用环形丝代替薄钢片做此实验时，设环的内外直径为D1、D2,当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差 f = F–mg =π(D1+D2)σ,此时

??=（2）

??(????+????）

只要测出力f和环的内外直径，将它们代入式(3)，即可算出液体的表面张力系数σ。式中各量的单位统一为国际单位。

??=

??

（3）

四【实验仪器】

（1） FD—NST—B 液体表面张力系数测定仪。 （2） 砝码六个，每个质量0.500g

五【实验步骤】

（1） （2） （3） （4） （5）

开机预热。

清洗玻璃器皿和吊环。

在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。 将砝码盘挂在力敏传感器上，对力敏传感器定标。

挂上吊环，测定液体表面张力系数。当环下沿全部浸入液体内时，转动升降台的螺帽，使液面往下降。记下吊环拉断液面瞬间时的电压表的读数U1，拉断后瞬间电压表的读数U2。则f=(U1-U2)/B

六【实验注意事项】

（1） 轻轻挂上吊环，必须调节好水平。

（2） 在旋转升降台时，尽量是液体的波动要小。

（3） 工作室不宜风力较大，以免吊环摆动致使零点波动，所测系数不准确。

七【数据记录与处理】

（2） 水的表面张力测定

（3）最小二乘法求灵敏度

应用最小二乘法程序直线拟合得： B=3.14 （4） 计算水的表面张力

表面张力

(V/N)

??=

表面张力系数 ??

?????????????

=1.83×??????? (N)

×???????)/[π×(3.31×???????)+(3.50×???????)]

=

??(????+????）

=8.56×??????? (N/m)

八【实验参考书】

大学物理实验﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ 张怀作著

百度文库—物理实验﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒ 辽宁大学物理组

九【实验小结】

本次实验中,在老师的耐心指导下,我成功的完成拉此次实验.做完这实验自己懂得了不少的知识，了解了液体表面张力的一些性质，也明白了一些自然现象，如泡沫的形成，露珠为什么是球形等。这次实验做的挺成功的，我想成功主要原因有以下几点。

第一，在实验前认真听老师讲解实验有关的知识、步骤、细节、注意事项等内容。

第二，课前认真预习了实验《液体表面张力系数测定》，对于实验的基本原理、实验的操作方法 以及实验时所注意的细节都有了一定的了解，这样在做实验时就不会手足无措。现在也真正的理解了老师当时对我们所讲的“预习对于做实验很重要”这句话。

篇五：液体表面张力实验报告

液体表面张力系数的测定

［实验目的］

1、了解液体表面张力性质以及表面张力系数的含义和影响因素。

2、理解拉脱法测量液体表面张力系数的基本原理，了解测量方法。

3、了解用液体界面张力仪定标测量微小力的思想和方法。

4、了解液体界面张力仪的调节使用方法和校准方法。

5、熟悉实验的具体内容。

6、拟定出合理的实验数据记录表格。

［实验原理］

表面张力是液体表面的重要特性，它类似于固体内部的拉伸应力，这种应力存在于极薄的表面层内，是液体表面层内分子力作用的结果。作用于液面单位长度上的表面张力称为液体的表面张力系数，用来度量表面张力的大小。表面张力系数不仅与液体的种类有关，而且还与温度、纯度、表面上方的气体成分等有关。物质液体状态的许多性质都与液体的表面张力相关，如毛细现象、浸润现象等。因此，测量液体表面张力系数对于科学研究和实际应用都具有重要意义。测定液体表面张力系数的常用方法有：拉脱法，液滴测重法和毛细管升高法等。拉脱法是一种直接测定法，通过物体的弹性形变（拉伸或扭转）来度量力的大小，如扭力天平法、焦力称法等。

实验中采用拉脱法测量水与空气界面的表面张力系数。通过实验可以重点学习如下内容：（1）实验方法：测量液体表面张力系数的拉脱法。（2）测量方法：用液体界面张力仪定标测量微小力的方法。（3）数据处理方法：质量标准曲线的绘制方法。（4）仪器调整使用方法：液体界面张力仪的调整使用方法。 ［实验内容］

1、整液体界面张力仪水平和零点，达到待测状态。

2、准液体界面张力仪。

（1）金属环上放一块小纸片，仪器调零。包括两个方面的调节：第一，调节刻度盘蜗轮，使零刻度线与游标零线重合，即读数为零；第二，调节调零微调蜗轮，使吊杆臂上的指针与平面反射镜的红线重合。

（2）在小纸片上放质量0.0005kg的砝码，测量金属环单位长度的受力F，即调节刻度盘蜗轮使指针与红线重合时刻度盘的读数。

（3）计算理论值F0＝mg/π(d1+d2)。

（4）比较测量值F与理论值F0，如果二者相等，说明校准准确；若不相等，调节两个吊杆臂，保证两臂的长度等值缩短或伸长，使刻度盘上的读数F与理论值F0相等。重复测量几次，直至二者一致为止。

3、测量绘制质量标准曲线。

（1）仪器校准后，放置不同质量m的砝码，记录刻度盘的读数f。

（2）以m为横坐标f为纵坐标绘制质量标准曲线。

4、测量室温下水的表面张力系数，与标准值比较，计算测量误差。 ［实验仪器］

液体界面张力仪、标准砝码、环形测试件（金属环）、玻璃杯、温度计

[数据记录及数据处理]

1、测量金属环直径d

外径：d1?1.9670cm

内径：d2?1.8470cm

(来自:www.sMHaiDa.com 海 达范文网:液体表面张力实验报告)

-1

M/mNmm/Kg

图1质量标准曲线

从图1中任选两点（0.0002，15.5）（0.0009，74.0）

求得曲线斜率K?74?15.5?8.36?104 0.0009?0.0002

M'?Km?8.36?104m

3、测量'

(69.3?69.5)2?(69.6?69.5)2?(69.4?69.5)2?(69.7?69.5)2?(69.7?69.5)2

??0.08mNm?1

5?4

0.1

3?0.058mNm?1 SMUM?

22?M?SM?UM?0.098mNm?1

M'?(69.5?0.1)mNm?1

B?0.098?100%?0.14% 69.5

M'69.5f?mg?g??9.8?8.1mN 4K8.36?10

?f?(?f22g9.8?5)?mi??M??0.098?1.14?10mN 4?MiK8.36?10

f?(8.10000?0.00001)mN

??f8.1?1 ??67.59mNm?(d1?d2)?(1.9670?1.8470)?10?2

?f?221.14?10?5

?5?1 ???()?f???9.5?10mNm?f?(d1?d2)11.98?10?2

4、t?15.0?C

由t?15.0?C得纯水的表面张力系数为?'?73.48mNm?1 测量误差＝??'?67.59?73.48?5.89mNm?1

??'

?'5.89?100%?8% 73.48?

［思考题］

1、用液体界面张力仪测量微小力时，为什么要使吊杆臂上的指针与平面反射镜中红线始终保持重合？

液体界面张力仪是通过测试件（如金属环）受力平衡来测量微小力的。根据吊杆臂上的指针与平面反射镜中红线是否重合，判断测试件受力是否达到平衡，二者重合表明受力平衡。因此，测量时必须保证吊杆臂上的指针与平面反射镜中红线始终保持重合，才满足测量条件，得到正确的测量结果。

2、实验中怎样操作才能在水膜拉破瞬间得到比较准确的测量数值？

在测量水的表面张力整个操作过程中，右手要慢慢调蜗轮把手，增大刻度盘读数，同时左手调节样品座螺丝，使吊杆臂上的指针与红线始终保持重合，直到把水膜拉破位置，此时记下的读数才是比较准确的测量数值。

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