液體表面張力系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)會(huì)用拉脫法測(cè)定液體的表面張力系數(shù)。了解焦利氏秤的構(gòu)造和使用方法。通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)液體表面現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)?！緦?shí)驗(yàn)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(gè)，溫度計(jì)1支，酒精燈1個(gè)，蒸餾水100ml，游標(biāo)尺1把。【實(shí)驗(yàn)原理】由于液體分子與分子間的相互作用，使液體表面TOC\o"1-5"\h\z層形成一張緊的膜，其上作用著張力，叫做表面張力。_設(shè)想在液面上作長(zhǎng)為L(zhǎng)的線段，線段兩側(cè)便有張力f一.相互作用，其方向與L垂直，大小與線段長(zhǎng)度L成正〕'；i比，如圖3-1所示。即有」一一一if」、f=aL圖3-1式中a為表面張力系數(shù)，其單位為N/m。表面張力系數(shù)是研究液體表面性質(zhì)所要用到的物理量，不同種類的液體，a值不同；同一種液體的a值隨溫度上升而減?。灰后w不純凈，a值也會(huì)改變。因此，在測(cè)定a值時(shí)必須注明在什么溫度下進(jìn)行，液體必須保持純凈。測(cè)量表面張力系數(shù)a的方法很多，本實(shí)驗(yàn)用拉脫法測(cè)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(shí)在金屬環(huán)內(nèi)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F。圖3-2F=mg+f1+f2（注意有兩個(gè)表面）（3-2）F—mg兀（d1+d2）（3-2）本實(shí)驗(yàn)用焦利氏秤測(cè)出F，然后代入式（3-2）計(jì)算出a值。二、儀器構(gòu)造焦利氏秤實(shí)際上就是一個(gè)比較精確的彈簧秤，焦利氏秤的構(gòu)造如圖所示，用焦利氏秤測(cè)力是根據(jù)胡克定律F=kAx式中，k為彈簧的勁度系數(shù)，等于彈簧伸長(zhǎng)單位長(zhǎng)度的拉力，A為彈簧伸長(zhǎng)量，如果已知k值，再測(cè)定彈簧在外力作用下的伸長(zhǎng)量A，就可以算出作用力【實(shí)驗(yàn)步驟】一、k值的測(cè)定按圖3-3掛好彈簧，小指針和砝碼盤，再調(diào)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(dòng)且不與鏡子相碰；調(diào)節(jié)旋鈕D，使鏡子上的標(biāo)線處于“三線重合”位置（鏡子刻線、小指針和小指針的像重合），讀出標(biāo)尺上的讀數(shù)x0。如彈簧振動(dòng)不停，可將鑷子靠在彈簧上端，輕輕阻擋彈簧，即可停止振動(dòng)；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(diào)節(jié)小游標(biāo)，當(dāng)刻線重新處于“三線重合”位置時(shí)，讀出讀數(shù)L、L、L、l、L、l、L、L、L；；TOC\o"1-5"\h\z123456/89再加入1.0g砝碼，然后依次取出1.0g砝碼，分別記下L\、L'、L.L4、L_、L'qL7、匚、L"取二者平均值，用逐差法求出彈簧的勁123456/89度系數(shù)。即L=鼻/2△L=5寸(Li+5-Li)i=05mgt\—AL二、F-mg的測(cè)定先用洗滌液，再用蒸餾水洗凈玻璃皿，把裝有蒸餾水的玻璃皿放在平臺(tái)上。用鑷子夾住金屬環(huán)在灑精燈上燒干，再掛在掛鉤上；調(diào)節(jié)旋鈕，使鏡子刻線處于“三線重合”位置，讀出標(biāo)尺上的讀數(shù)s0；調(diào)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(diào)整金屬環(huán)幾次）；觀察鏡子刻線是否在“三線重合”位置，如果不在，繼續(xù)調(diào)節(jié)旋鈕，直至標(biāo)線處于“三線重合”位置；在鏡子刻線始終處于“三線重合”的情況下拉脫液膜，讀出讀麴1。這個(gè)過程的動(dòng)作應(yīng)緩慢，旋轉(zhuǎn)旋鈕使平面臺(tái)微降，液膜被拉起，這時(shí)彈簧伸長(zhǎng)，再不斷旋轉(zhuǎn)旋鈕控制平臺(tái)，直至液膜恰好破滅；重復(fù)步驟2、3、4、5共5次，將數(shù)據(jù)記入表3-2中；用游標(biāo)尺測(cè)出金屬環(huán)的內(nèi)外直徑d1=33.04mm、d2=34.94mm；F—mg=kASkAS兀(d1+d2)【數(shù)據(jù)記錄與處理】利用上式計(jì)算出k、a。根據(jù)溫度T，在a-T表上查出該溫度下水的表面張力系數(shù)a0，與所測(cè)量的a作比較，算出百分誤差。

表3-1k值的測(cè)定砝碼質(zhì)量/g增重讀數(shù)Li/mm減重讀數(shù)L'./mm平均值Li/mm0.0218.00218.00218.001.0221.08221.12221.102.0223.64223.66223.653.0226.50226.52226.514.0229.36229.40229.385.0232.46232.48232.476.0235.38235.42235.407.0238.34238.38238.368.0241.44241.48242.469.0244.36244.40244.38AL=14.886mmAA?=['4=o*^095=0.37138*1.204=0.4471mmAL\5-1A.;5AB=0.02mmAal=\；AA2al+AB2=0.4472mmAL=AL土Aal=14.886土0.4472mmk=3.29N/m(g=9.8)表3-2F的測(cè)定16__°c,a0=0.0733N/m次數(shù)初始位置S0/mm水膜破裂時(shí)讀數(shù)x/mm彈簧的伸長(zhǎng)AS/mm1202.34206.824.482202.40207.304.503200.04204.524.484201.84206.364.525201.46206.024.56—1^5.i=1AS=5況AS.=4.508mm說(AS-AS.)2AAas=[i5"*羅=0.033466*1.204=0.0403mmAB=0.02mmAas=、AA2￡+AB2=0.04472mmAS=AS土Aas=4.508土0.04472mma=3.29*4.508/(3.14*67.98)=0.06948N/mi=1相對(duì)不確定度^心=：(AAL)2+(AAS)2=*0.000982=0.0313mmAa\ALAS不確定度Aa=a^Ax=0.06948*0.0313=0.00217N/m張力系數(shù)a=a±Aa=0.06948土0.00217N/m訴―a百分誤差=0x100%=_5.2%a0【附表及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】表3-3水對(duì)空氣的a0-T表T/°C氣/N-m-1T/°Ca0/N-m-120.0750220.072240.0766240.071960.0766260.071780.0764280.0714100.0761300.0711120.0757320.0709140.0754340.0705160.0733360.0702180.