液体表面张力系数与温度和浓度的关系实验研究

２００８年１１月第２３卷第６期

成阳师范学院学报

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉａｎｙａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

ＮＯＶ．２００８Ｖ０１．２３ＮＯ．６

【应用物理学研究】

液体表面张力系数与温度和浓度的关系实验研究

梅策香，王广平。柳钰

（咸阳师范学院物理系，陕西咸阳７１２０００）

摘要：实验采用拉平法，测出了不同温度和浓度下水和盐水的表面张力系数。通过对实验

数据进行分析。得出了水和盐水的表面张力系数均随温度变化呈线性关系。盐水的表面张力系数随浓度的增大而增加。

关键词：液体表面性质；表面张力系数；温度；浓度中图分类号：Ｇ６４２．４２３

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２—２９１４（２００８）０６—００２１－０２

液体分子之间的内聚力使得液体表面上存在着一种应力．即液体表面张力。液体表面张力使得液体表面犹如张紧的弹性膜，具有自发收缩的趋势，单位长度液膜上的表面张力的大小为液体的表面张力系数．它主要受温度和液体纯度的影响，随温度的升高，表面张力系数会发生变化，掺入不同的杂质可以升高或降低液体的表面张力系数。对液体表面张力系数的理论分析和实验研究成为重要的研究课题ｌＭ。测量

联立以上各式可得：

仅＝坐２煎Ｌ

（４）

…Ｅ三习…．

图１液体曩面张力系数原理图

＆

液体表面张力系数的方法有很多种Ｍ，最常用的方

法是拉平法和拉脱法，另外还有毛细管上升法、Ｗｉｌ．ｈｅｌｍｙ盘法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法。本文通过实验方法．在验证水的表面张力系数随温度变化的基础上．进一步分析盐水的表面张力系数随温度和浓度的变化关系。

１．２实验方法

由实验原理可知，实验待测量有三个分别为后、

髫—ｚｏ、￡。

约利秤测量弹簧倔强系数ｋ时，采用逐差法，实验数据如表ｌ：

表１

悬挂的砝码ｍ与弹簧长度ｆ的关系

１实验原理与方法

１．１实验原理

测定液体表面张力采用拉平法，使用约利秤迸行测量。将一长度为￡的洁净长方形金属片浸人水中后。慢慢拉出水面金属片将在液面上竖直拉出一液膜，如图１所示。在金属片丝从液面上被拉出之前。所受力的平衡条件为

达墼

ｒｒｄｍｇ／／ｃｍ

！

１０００１１．Ｏｌ

呈

１５００１１．７３

兰

２０００１２．４８

兰

２５００１３．２３

主

３０００１３．９９

鱼

３５００１４．６９

２

４０００１５．４４

卜ｍ咿＝ｏ

比。则有：

ｏ＇＝２ａＬ

（１）

利用胡克定律及逐差法得：

式中Ｆ为所施的外力，ｍｇ为细丝与所沽附的液体的总质量。盯为表面张力。表面张力与长度Ｌ成正

（２）

露乒ｊ坐一

菇＾＋Ｉ—算Ｂ

（ｎ＝ｌ，２，３，……，７）

ｋ＝ｋｌ＋ｋ２＋ｋ３＋，ｋ４＋ｋｓ＋ｋ６一：０．６７９（Ｎ．ｍ－Ｉ）

Ｏ

螺旋测微器测量金属丝的尺寸￡数据见表２：

ａ为表面张力系数。用焦利秤测量表面张力时，有公式（胡克定律）

Ｆ＝ｋ（Ｘ－Ｘｏ）

（３）

名嘞的测量是针对不同的溶液，数值不同。由于

数据较多此处不一一列出。表面张力系数ｏｒ的结果会引入合成不确定度。

收稿日期：２００８—０３—０５

基金项目：成阳师范学院科研基金项目（０７ＸＳＹＫ２７７；０７ＸＳＹＫ２８５）。

作者简介：梅策香（１９８０一），士，山东沂源县人。成阳师范学院物理系助教，硕士，研究方向为材料物理与化学。

万方数据　

２２ 咸阳师范学院学报

第２３卷

表２

金属丝的长度Ｌ

对盐水来说．在实验中发现其表面张力系数与温

次数

１２３４５６平均值

度的线性相关性不大。总会发生一定的偏差。当在纯净Ｌ／ｍｍ

４９．９２

４９．９７

５０．１２

５０．２３

４９．９６

４９．９９

５０．０３

水中加入非表面表面活性物质盐后．表面张力系数升高，在同一温度下，浓度越高，其值越大，如在３０℃时，２实验结果与讨论

纯净水的表面张力系数为６８．２２ｘ１０－３Ｎ ｎｌ一．而２６．５％的根据上述实验原理与方法，测量了不同温度下盐水溶液为７３．８６ｘｌ舻Ｎ ｍ一，２％的盐水溶液表面张力

纯净水的表面张力系数。并分别测量２％和２６．５％的系数为７０．１２ｘｌ护Ｎ 一。

盐水溶液在不同温度和浓度时的表面张力系数，实本实验由于忽略了金属框上的水膜重量。引入

验结果分别见图２、图３。

了实验误差．但不影响实验得出规律。实验中尽量避由图２可以看出本实验所测得的常温下纯净水免由于操作不当引起的系统误差．故取得较满意的的表面张力与参考值１１１存在一定的偏差，实验测量值

实验效果。３结论

根据液体表面张力形成的微观机理，从热力学角度进行了分析．同时进行了实验研究，得出如下结论：

（１）液体表面张力系数与温度呈近似线性关系，温度越高。表面张力系数越小。

（２）在纯净水中加入某些物质（如盐）可以增大其表面张力系数。

（３）盐水溶液的表面张力系数高于纯净水的表

？ｙ℃

面张力系数，并且也随温度的增加而减小。

图２纯净水的表面张力系数与温度的关系

（４）盐水溶液的表面张力系数与其浓度有关。并比同温度下的参考值有些偏小，但可以得出纯净水随浓度的增加而增加。

表面张力系数随温度的变化率小于零．即纯净水表面张力系数随温度的升高而下降，但下降的幅度不参考文献：

大，这和理论分析基本一致。

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ｇ－．

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Ｅ

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７ｙ℃

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图３２％、２６．５％盐水溶液的表面张力系数与温度的关系

８９８－９０８．

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ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

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方数据

液体表面张力系数与温度和浓度的关系实验研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

梅策香， 王广平， 柳钰， MEI Ce-xiang， WANG Guang-ping， Liu Yu成阳师范学院物理系,陕西咸阳,712000咸阳师范学院学报

JOURNAL OF XIANYANG NORMAL UNIVERSITY2008,23(6)3次

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