液体表面张力系数的测定实验报告

一、实验目的

测量室温下水的表面张力系数

二、实验器材

液体表面张力系数测定仪、垂直调节台、硅压阻力敏传感器、铝合金吊环、吊盘、砝码、玻璃皿、镊子和游标卡尺

三、实验原理

由于液面表面张力的存在，液面表面犹如张紧的弹性膜，具有收缩的趋势；在液体表面上作一条曲线，则曲线受两侧平衡的、并与液面表面相切的表面张力的作用。在线性近似下，表面张力的大小与曲线的长度成正比，表面张力的大小与曲线长度的比值即为液体的表面张力系数。根据这一规律，我们用液体表面张力系数测定仪测定液体的表面张力。在实验中，将一个金属圆环固定在传感器上，该环浸没于液体中，当把圆环渐渐从液体中拉起时，金属圆环会受到液体表面膜的拉力作用。表面膜拉力的大小为

fl(2r12r2)(D1D2)

式中D1、D2分别为圆环外径和内径，为液体表面张力系数。在液体拉脱的瞬间，这个表面膜的拉力消失。因此，金属圆环拉脱瞬间前后传感器受到的拉力差为

f(D1D2)（1)

并以数字式电压表输出显示为

f(U1U2)/B(2)

式中U1为吊环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表读数值，U2为拉断时瞬间数字

电压表读数，B为力敏传感器的灵敏度。由式(1)和式（2），我们可以得到液体的表面张力系数为

(U1U2)/[B(D1D2)](3)

因此，只要测出(U1U2),B,D1和D2，就能得到液体的表面张力系数。

实验步骤

（1） 开机预热15min，并清洗玻璃器皿和吊环。

（2） 将砝码盘挂在力敏传感器的钩上，然后旋转仪器的调零旋钮对仪器调零。

在砝码盘上一次加入0.5g、1.0g、2.0g、2.5g、3.0g和3.5g的砝码，从电压表读出相应的电压输出值，将相应的数据填入表1中。用最小二乘法做直线拟合，求出传感器的灵敏度B。

（3） 测定吊环的内外直径，将外径D1和内径D2数据填入表2中。

（4） 取下砝码盘和砝码，将吊环挂在力敏传感器的钩上。玻璃器皿内放入被测

液体并将其安放在升降台上（玻璃盛器底部可用双面胶与升降台面贴紧固定）。在测定液体表面张力系数的过程中，以逆时针转动升降台大螺帽时液体液面上升，当换下沿部分均浸入液体中时，改为顺时针转动该螺帽，这时液面往下降（或者说相对吊环往上提拉），观察环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。特别应注意吊环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表的读数U1和拉断时间瞬间数字电压表读数U2，记下这两个数值，将相应的数据填入表2中。

四、实验数据记录

力敏传感器定标

物体质量m/g 输出电压U/mV 0.500 1．000 1.500

2．000 2.500 3．000 3.500 水的表面张力系数测量 测量次数 1 2 3 D1/mm D2/mm U1/mV U2/mV U/mV f/103N /(103N/m) 4 5 6 水的温度：_____℃