实验九液体表面张力系数的测定.doc

实验九()液体表面张力系数的测定(用毛细管法)实验目的用毛细管法测液体表面的张力系数。实验仪器毛细管,烧杯,温度计,显微镜,测高仪,纯净水银等。实验原理图--将毛细管插入无限广阔的水中,由于水对玻璃是浸润的,在管内的水面将成凹??已知液体的表面在其性质方面类似于一张面。由于它有变紧的弹性薄膜。当液体为曲面时,?所以弯曲的液面对于下层的液体施平的趋势,θ液面这压力是正的,以压力,液面成凸面时,??在如图--所示。成凹面时,这压力是负的,中,毛细管中的水面是凹面,它对下图--????使管内水面点的压强比水层的水施加以负压,面上方的大气压强小,如图--中()所示,与点在同一水平面上的而在管外的平液面处,()()当液体静止点仍于水面上方的大气压强相等。图--而现在同一水平面上两点的压强应相等,时,、两点压强不相等。因此,液体不能平衡,水将从管外流向管中使管在同一水平面上的中水面升高,直至点和点的压强相等为止,如图--中()所示。设毛细管的截面为圆形,则毛细管内的凹水面可近似地看成为半径的半环球面,若管内水面下点与大气压的,则水面平衡的条件应当是压强差为Δ(--)2????cos?prr2??为表面张力系数。如水在毛细管中上升的高度为接触角,式中为毛细管半径,θ为,则?gh?p??,可得式中为水的密度。将此公式代入式(--)2?????cosr?2ghr?ghr(--)???cos2近似为零,则对于清洁的玻璃和水,接触角θ1(--)??ghr?,而在此高度以上,在凹面周围还有少量的水,因为可以将毛细管中的凹面看成为半球形,所以凹面周围水的体积应r411r的水柱的体积。因此,上述即等于管中高为=,=等于(π)-23??)r(3)(r?r33233r讨论中的值,应增加的修正值。于是公式(--)成为3r1(--)??)gr(?h?32???rr表示毛细管的外半的圆柱形杯子的中心,如以测量时毛细管是插入内半径为要比在无限广阔的液体中大些,因此要加一修正项,则径,则毛细管中水上升的高度公式()为r1r(--)??))(1?gr(h?????r23r?--所示,并插入在盛水的烧杯使毛细管壁充分浸润,放好烧杯使针尖在水面稍微下一点的地方。如图--所示,可使烧在烧杯中插一个形虹吸管其下端的胶管上有一夹子,从水面下方观察针尖及水面所成的杯中的水一滴滴地流出。表示针尖正在水面处,在针尖及其像刚刚相接时,针尖的像,拧紧虹吸管的夹子使水面稳定在这个位置。设置针尖的目如图的,是因为测量时,直接测量外液面的位置不易测准,即中安置针尖之后,测量出针尖到毛细管中凹面的高度差,图--为所求的值。远处安置测高仪,使其望远镜中十字丝横线在水平方向。—过望远镜观察毛细管及针尖,使二者都能在望远镜的视野中。上下移动望远镜使其十字a。线的横线刚好和毛细管中凹面的最低点相切,由测高仪上的游标读出望远镜的位置,向下平移望远镜,使十字丝横线和针尖刚好相接,然后轻轻移开烧杯(不要碰毛细管)a此时望远镜的位置为,则=-。这一步骤要反复测次。.测量水的温度(单位用℃)。.用显微镜测毛细管半径。将显微镜镜筒转到水平方向,毛细管也转到水平方向并使二者轴线一致。用显微镜对准毛细管管口,在聚焦之