液体表面张力系数测定-2018年0505.pptx
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1. 液体表面张力系数的测定
一、背景知识
一、背景知识
表面张力
液体表面层中分子的受力情况与液体内部不同;
在液体内部:分子在各个方向上受力均匀,合力为零;
在表面层中:由于液面上方气体分子数较少,使得表面层中的分子受到向上的引力小于向下的引力,合力不为零,这个合力垂直于液体表面并指向液体内部;
表面层的分子有从液面挤入液体内部的倾向,从而使得液体的表面自然收缩,直到达到动态平衡(即表面层中分子挤入液体内部的速率与液体内部分子热运动而达到液面的速率相等)。这时,就整个液面来说,如同拉紧的弹性薄膜;
这种沿着表面,使液面收缩的力称为表面张力。
一、背景知识
为平衡液面收缩的力,需向下施加外力F,F和滑杆长度L成正比,有F= 2 γ L;
其中 γ 定义为液体的表面张力系数,即垂直通过液体表面上任一单位长度与液面相切的力.简称表面张力。
表面张力系数的物理意义:
将液面缩小单位面积,表面
张力所做的功。
一、背景知识
单位
表面张力:牛顿(IS)。
表面张力系数:牛顿/米,达因/厘米(dyn/cm), 1dyn/cm = 1*10-3N/m。
表面张力的方向和液面相切,并和两部分的分界线垂直,若液面是平面,表面张力就在这个平面上。若液面是曲面,表面张力就在这个曲面的切面上。
表面张力是分子力的一种表现。它发生在液体和气体接触时的边界部分。是由于表面层(10-10m)的液体分子处于特殊情况决定的。
液膜表面张力系数=液膜的表面能/液膜面积=F表面张力/(2*所取线段长)。
表面张力系数与液体性质有关:成分、纯度、浓度、稳定,与液面大小无关。
钢铁生产、焊接、印刷、染料、复合材料的制备等过程中起着重要作用。
二、实验目的
学习焦利秤测量微小力的原理和方法
了解液体表面的性质
测定液体的表面张力系数
三、实验原理
三、实验原理
四、仪器简介
焦利秤实际上是一种用于测微小力的精细弹簧秤。结构如右图,金属管B垂直竖立在三角底座上,带有毫米标尺的圆柱A套在金属套管内。在金属管B的上端固定有副尺H,圆柱A顶端伸出的支臂上挂一锥形弹簧S。转动旋钮G可使圆柱A上下移动,因而也就调节了弹簧S的升降。弹簧上升或下降的距离由主尺(圆柱A)和副尺H来确定。
四、仪器简介
D为固定在金属支架上一侧刻有半圆形刻线S2的玻璃圆筒,C为挂在弹簧S下端的两头带钩的小平面镜,镜面上有一刻线S1。实验时,使S1、S2及S2在小平面镜中的象S2´三者始终重合,简称“三线对齐”。用这种方法可保证弹簧下端的位置是固定的,加负载后向上拉动弹簧确定伸长值。根据伸长值和弹簧倔强系数确定外力大小。E为平台,转动其下端的螺钉F时平台E可升降。
五、实验内容
1、用逐差法求弹簧的倔强系数
2、用金属框测量液体的表面张力系数
3、用金属环测量液体的表面张力系数
注:操作步骤简介略,可仔细查看软件的演示视频
六、思考题
八、有趣的实验
用孔纸片托水(瓶子一个、大头针一个、纸片一张,有色水一满杯)
操作:1.在空瓶内盛满有色水。2.用大头针在白纸上扎许多孔。3.把有孔纸 片盖住瓶口。4.用手压着纸片,将瓶倒转,使瓶口朝下。5.将手轻轻移开,纸片纹丝不动地盖住瓶口,而且水也未从孔中流出来。
绣花针(清水一盆,针一只、洗洁精一瓶)
操作:1.准备一盆清水和一根绣花针,将针小心翼翼地,水平地,放在平静的水面,观察现象并解释。2.往水里挤一滴洗洁精, 观察现象并解释。
独木舟(木棍或牙签,小刀,洗发水,一碰水)
操作:准备一根细长的木棍或牙签,用小刀雕刻成独木舟的样子,在独木舟的一端沾上一点洗发水后放在水面上,观察现象并解释。
谢 谢 大 家
有趣的实验--现象解释
薄纸片能托起瓶中的水,是因为大气压强作用于纸片上,产生了向上的托力。小孔不会漏出水来,是因为水有表面张力,水在纸的表面形成水的薄膜,使水不会漏出来。这如同布做的雨伞,布虽然有很多小孔,仍然不会漏雨一样。
准备一盆清水和一根绣花针,将针小心翼翼地,水平地,放在平静的水面,针就会浮着啦。这是因为水分子紧紧地结合在一起,产生了表面张力,把针给“撑”了起来。拿起洗清液,往水里一挤,针沉下去了,因为洗清液破坏了表面张力,所以针沉了。
这是因为在洗发水中含有表面活性剂,这些活性剂可以减弱水的表面张力,因此独木舟上沾有洗发水一端周围的水面张力减弱,而其另一端的张力不变,两端的张力差形成了对独木舟的推力,独木舟自然就会自己前进了。
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