最大泡压法测表面张力仪

最大泡压法测表面张力

选择：

1．用最大气泡压力法测定溶液表面张力的实验中,对实验实际操作的如下规定中哪一条是不正确的? ( D )

A.毛细管壁必须严格清洗保证干净 B.毛细管应垂直放置并刚好与液面相切 C.毛细管口必须平整 D.毛细管垂直插入液体内部,每次浸入深度尽量保持不变 2．在最大气泡法测溶液表面张力实验中,乙醇的浓度可用下列哪种仪器准确测定? ( D )

(A)分光光度计 (B)旋光仪 (C)电导率仪 (D)阿贝折光仪

3. 在用最大气泡法测定表面活性物质水溶液的表面张力实验中，当气泡所承受的压力差达到最大时，气泡的曲率半径r与毛细管的半径R之间的关系为：

(A) r >R (B) r = R (C) r < R (D) 无法确定 4．正丁醇是（A）。

A、表面活性物质 B、表面活性剂

C、表面非活性物质 D、能显著降低水的表面张力的一种物质

5．在测定毛细管常数K时，标准物质的表面张力与待测液体的表面张力要在相同的温度下尽可能接近

第一部分：思考题

实验八十三 最大泡压法测定溶液的表面张力 1、简述最大泡压法测定溶液的表面张力的实验原理。

2、简述测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和正丁醇分子横截面积的实验原理。 3、表面张力的大小与那些因素有关？ 4、纯液体如何降低其表面自由能？ 5、溶液如何降低其表面自由能？ 6、什么是溶液的表面吸附？

7、水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变，根据变化情况可将溶质分为几类？ 8、表面活性物质在水溶液的表面是如何排列的？ 9、溶液的表面吸附量是什么？它与哪些因素有关？ 10、如何求溶液的表面吸附量？

11、什么是溶液的饱和吸附量？如何求？

12、溶液的饱和吸附量与溶质分子的横截面积有何关系？如何求溶质分子的横截面积？ 13、测溶液的表面张力有哪些方法？

14. 在最大泡压法测定溶液的表面张力的实验中，玻璃毛细管下端液面是高于、低于还是与溶液液面相切？

15、液体表面层分子与液体内部的分子所处的环境是否一样？ 16、什么是表面张力？什么是表面自由能？两者有何区别和联系？ 17、要做好最大泡压法测定溶液的表面张力实验的关键步骤有哪些？ 18、用最大泡压法准确测定溶液的表面张力需注意哪些问题？

19、在最大泡压法测定溶

实

26系 06级 姓名：王海亮 学号：PB06013232 实验题目：焦利氏秤法测液体表面张力 试验目的：

在本实验中要着重学习焦利氏秤独特的设计原理，并用它测量液体的表面张力系数。了解表面张力的意义，表面张力描述了液体表层附近分子力的宏观表现。学会用逐差法,画图法求弹簧秤的劲度系数。 实验原理:

1. 液体表层内分子力的宏观表现，使液面具有收缩的趋势。想象在液面上划一条线，表面张力就表现为直线两侧的液体以一定的拉力相互作用。这种张力垂直于该直线且与线的长度成正比，比例系数称为表面张力系数。

把金属丝AB弯成如图5.2.1-1(a)所示的形状，并将其悬挂在灵敏的测力计上，然后把它浸到液体中。当缓缓提起测力计时，金属丝就会拉出一层与液体相连

1

的液膜，由于表面张力的作用，测力计的读数逐渐达到一最大值F（超过此值，膜即破裂）。则F应当是金属丝重力mg与薄膜拉引金属丝的表面张力之和。由于液膜有两个表面，若每个表面的力为F’，则由 F?mg?2F'

F?mg得F'? （1）

2显然，表面张力F’是存在于液体表面上任何一条分界线两侧间的液体的相互作用拉力，其

焦利氏称法测液体的表面张力

PB10011064 赵康菲

一．实验题目：焦利氏称法测液体的表面张力

二．实验目的：了解表面张力的意义，学习焦利氏称独特的设计原理，并用它测量液体的表面张力系数。

三．实验仪器：焦利氏称，自来水，洗洁精溶液，砝码，金属丝，金属圈，钢板尺 四．实验原理：（详见预习报告） 五．实验内容：

1．确定焦利称上锥形弹簧的劲度系数。

（1）把锥形弹簧，带小镜子的挂钩和小砝码盘依次安装到秤框上的金属杆上，调节支架底座的底脚螺丝，使秤框竖直，小镜子正好位于玻璃管中间，挂钩上下运动时不致于管摩擦。 （2）逐次在砝码盘中放入砝码，调节升降钮，做到三线对齐，记录升降杆的位置读数。 砝码（g） 读数（cm） 0.5 2.13 1 2.64 1.5 3.11 2 3.60 2.5 4.04 3 4.59 3.5 5.01 4 5.54 4.5 6.03 5 6.51 2.测量自来水的表面张力系数。

（1）用钢板尺测量金属圈直径和金属丝两脚之间的距离。 金属圈：

直径（d/cm） 金属丝：

长度（l/cm） 4,14 4.15 4.15 （2）取下砝码，在砝码盘下挂上已清洗过的金属圈，仍保持三线对齐，记下升降杆读数。 （3）分别把盛有自来水

实验二十一溶液表面张力的测定—最大气泡压力法 一、实验目的

1.用最大气泡法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力。

2.了解表面张力的性质、表面自由能的意义，以及表面张力和吸附的关系。

3.学会镜面法作切线的方法。

三、实验原理

L

用本法测定[乙醇，水]溶液的数据对[?,c]，作图将C一?曲线

(??)T?c在不同浓度的斜率代入吉布斯等温吸附式:

???c??()TRT?c

求出相应的吉布斯吸附量?c 按Lanbmuir等温吸附变形公式:

c1c????????

以c/??c直线斜率tg?求出饱和吸附量??，进而得出乙醇分子横截面积S和分子长度?，结合直线截距得出吸附系数?:

???(tg?)?1

以上各式中，c为浓度;T为绝对温度(K);?为表面张力(N/m ) ; ?为吉布斯吸附量(mol/m2 ) ; M为溶质摩尔质量;?为溶质密度(kg/m3 ) ; S为分子截面积(m(/分子);?为分子长(m);?为吸附(平衡)常数;NA为阿氏常数(6. 002 x 1023Mol-1);R为气体常数(8. 314J/mol·K)。

为了求以上参数，关键是测?。

2.表面张力即界面张力，矢量。源于凝聚相界面分子

实验五 表面张力及表面吸附量的测定

一． 实验目的

（1）测定不同浓度的乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和乙醇分子的横截面积。

（2）了解表面张力的性质及表面张力和吸附量的关系。

（3）掌握最大泡压法测定溶液表面张力和表面吸附量的原理。 二． 实验原理

（一）表面张力及其影响因素

在一个液体的内部，任何分子周围的吸引力是平衡的。可是在液体表面层的分子却不相同。因为表面层的分子一方面受到液体内层分子的吸引另一方面受到液体外部气体分子的吸引，而且前者的作用力比后者大。因此在液体表面表面层中，每个分子都受到垂直于并指向液体内部的不平衡力。这种吸引力使表面上的分子向内挤，促成液体的最小面积。要使液体的表面积增大，

就必须要反抗分子的内向力而作功，增加分子的位能。所以说分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能，通常把增大一平方米表面所需的最大功A或增大一平方米所引起的表面自由能的变化△G,称为单位表面的表面能，其单位为J·m-1；而把液体限制其表面及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力，其单位是N·m-1。液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。如欲使液体表面面积增加ΔS时，所消耗的可

溶液表面张力的测定——最大气泡法

实验者：杨岳洋 同组实验者：张知行 学号：2015012012 班级：材54 实验日期：2016年10月10日

助教：汤妍

1 引言

1.1实验目的

（1）测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。

（2）根据吉布斯公式计算正丁醇溶液的表面吸附量。 （3）掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。

1.2实验原理

在液体内部，任何分子受周围分子的吸引力是平衡的。可是表面层的分子受内层分子的吸引与受表面层外介质的吸引并不相同，所以，表面层的分子处于力不平衡状态，表面层的分子比液体内部分子具有较大势能，如欲使液体产生新的表面，就需要对其做功。在温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dA所需做的功为

?δW?γdA （1） 比例系数γ表示在等温等压下形成单位表面所需的可逆功，其数值等于作用在界面上每单位长度边缘的力，称为表面张力。

纯物质表面层的组成与内部的组成相同，因此纯液体降低表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。对于溶液，由于溶质使溶剂表面张力发生变化，因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。

根据能量最低原则，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层溶质的浓度比溶液内部大；反之，

实验二 液体表面张力系数的测定

实验目的

1．学习测力计的定标方法 。

2．观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象。 3．测量乙醇和纯水的表面张力系数。

实验仪器

温度计、液体表面张力测定装置（如图2-2所示）：

1．硅压阻力敏传感器。（1）受力量程：0—0.098N。（2）灵敏度：约3.00V/N（用砝码质量作单位定标）。

2．显示仪器(读数显示：200 mV三位半数字电压表)。 3．力敏传感器固定支架、升降台、底板及水平调节装置。

4．吊环：外径φ3.496cm、内径φ3.310cm、高0.850cm的铝合金吊环。 5．直径φ12.00cm玻璃器皿一套。 6．砝码盘及0.5克砝码7只

实验原理

表面张力是指作用于液体表面上任意直线的两侧、垂直于该直线且平行于液面、并使液面具有收缩倾向的一种力。从微观上看，表面张力是由于液体表面层内分子作用的结果。可以用表面张力系数来定量地描述液体表面张力的大小。设想在液面上作长为L的线段，在L的两侧，表面张力以拉力的形式相互作用着，拉力的方向垂直于该线段，拉力的大小正比于L，即f??L，式中?表示作用于线段单位长度上的表面张力，称为表面张力系数，其单位为N/m 。

液体表面张力的大小与液体的成分

液体表面张力系数的测定

实验目的

1. 学习焦利秤测量微小力的原理和方法；

2. 了解液体表面的性质，测定液体的表面张力系数。

实验原理

液体具有尽可能缩小其表面的趋势。沿着表面且使表 面具有收缩趋势的张力叫做液体的表面张力。

在图（1）中，直线MN是液面上假想的一条分界线，它把液面分成两部分，f1面（1）对表面（2）的拉力，

（1）f 1 N f 2（2） 图（1）表 面 张 力 M f2表示表面（2）对表面（1）的拉力。这两个力大小相等，方向相反且都与液面相切，与

MN垂直。这就是液面上相接触的两部分表示相互作用的表面张力。显然，表面张力的大小

f应正比于MN的长度b，即 f=?b

（1）

式中?称为表面张力系数，它等于沿液面作用在分界线单位长度上的表面张力。

如图（2）所示，若将一个“┌┐”形金属丝浸入液体中，然后缓缓提起，这时“┌┐”形丝两个侧面都盖上一层液膜，“┌┐”形丝要受到向上的拉力、向下的重力和表面张力f，

F F mg mg 水面 f фф f f f 图（2）提拉“┌┐”丝时表面张力 图（3）液膜被拉破的瞬间 f的方向与液面相切，它与“┌┐”形丝的夹角ф称为接触角，当继续提拉“┌┐”形丝，

在液膜被拉破的瞬

液体表面张力系数的测量

【实验目的】

1、 掌握用砝码对硅压阻式力敏传感器定标的方法，并计算该传感

器的灵敏度

2、 了解拉脱法测液体表面张力系数测定仪的结构、测量原理和使

用方法，并用它测量纯水表面张力系数。

3、 观察拉脱法测量液体表面张力系数的物理过程和物理现象，并

用物理学概念和定律进行分析研究，加深对物理规律的认识 4、 掌握读数显微镜的结构、原理及使用方法，学会用毛细管测定

液体的表面张力系数。

5、 利用现有的仪器，综合应用物理知识，自行设计新的实验内容。 【实验原理】

一、拉脱法测量液体的表面张力系数

把金属片弯成如图 1（a）所示的圆环状，并将该圆环吊挂在灵敏的测力计上，如图 1（b）所示，然后把它浸到待测液体中。当缓缓提起测力计（或降低盛液体的器皿）时，金属圆环就会拉出一层与液体相连的液膜，由于表面张力的作用，测力计的读数逐渐达到一个最大值 F（当超过此值时，液膜即破裂），则 F 应是金属圆环重力 mg 与液膜拉引金属圆环的表面张力之和。由于液膜有两个表面，若每个表面的力为f=aL （L为圆形液膜的周长），则有

所以

F=mg+2sL （2）