实验十五 表面张力的测定

从式(29-2)可得
( F W ) ldh g 2l
本实验用约利秤测量(F-W)之值，用上式 计算表面张力之值。
实验内容 1．测量弹簧的劲度系数k 如图29—3所示将劲度系 数大约为0.2～0.3 N· m-1的弹 簧挂在约利秤上，调节支架的 底脚螺旋，使十字线G的竖直 线穿过平面镜支架上小圆孔的 中心，这时弹簧将与A柱平 行．
设想在液面上作一长为 l 的线段，则张 力的作用表现在线段两侧液面以一定的力F相 互作用，而且力的方向恒与线段垂直，其大 小与线段长 l 成正比，即
F l
(29-1)
比例系数 称为液体的表面张力，它表示单 位长线段两侧液体的相互作用力．表面张力 的单位为N· m-1．
如图29-2所示，在一金属框P中间拉一金 属细线ab．将框及细线浸入水中后慢慢地将 其拉出水面，在细线下面将带起一水膜，当 水膜将被拉直时，
则有
F W 2 l ldh g (29-2)
式中F为向上的拉力，W是框和细线所 受重力和浮力之差， l 为细金属线的长度， d为细线的直径即水膜的厚度，h为水膜被 拉断前的高度， 为水的密度，g为重力加 ldh g 为水膜的重量，由于细线的直径 速度． d很小，所以这一项不大：水膜有前后两面， 所以上式中张力为 2． l
注意事项 1.水的表面若有少许污染，其表面张力将有 明显的变化，因此，玻璃皿中的水及金属丝 必须保持十分洁净，不许用手触摸玻璃皿的 里侧租金属框，也不要用手触及水面． 每次实验前要用酒精擦拭玻璃皿和金属框， 并用蒸馏水冲洗． 2.测表面张力时，动作要慢，又要防止仪器 受震动，特别是水膜要破裂时，
回答问题
1.说明为使你测出的表面张力能有三位有 效数字，对所用弹簧的劲度系数应有何要求? 2.说明慢慢向上拉金属丝的过程中，拉力F 变化的情况． 3.如果金属丝不清洁会给测量 带来什么 影响?所测值偏大还是偏小?为什么? 4.查一下资料，对此实验不用弹簧秤，还 有什么装置可用?

在秤盘上加1.00g砝码，旋转E使弹簧上 升，至G的横线、横线的像及镜面标线三者 相重时为止(以下称三者相重合时C的位置为 零点)．用游标读出标尺之值L，以后每加 0.50 g砝码测一次L，直至加到3.50 g后再逐 次减下来．将数据按所加砝码的多少分成两 组，用分组求差法，求出劲度系数k之值．
质量 0.0g
标尺零点读 数
水膜破裂 时读数
用吸水纸拭去金属框上的小水珠，转动E 使金属框缓缓下降，直至G回到零点，读出B 柱之值为L1，则有
F W k | L1 L0 |
测量中，对应s1和s2之差，就是水膜拉断 时的高度h，即 h | s2 s1 | 。
上述测量重复5次，取平均值．
3．测量细丝ab的长度及直径d． 4-计算水的表面张力及标准不确定度．注明实 验时的水温．
实验十二
表面张力的测定
目的 1．用拉脱法测量室温下水的表面张力； 2．学习约利秤的使用方法． 仪器和用具 约利秤、金属框、砝码、玻璃皿、温度 计、游标卡尺、蒸馏水．
原理
液体的表面有如张紧的弹性薄膜，都有 收缩的趋势，所以液滴总是趋于球形．如图 中的肥皂薄膜，如果从中心将膜刺破，由于 膜的收缩，线被拉成圆形． 这说明液体表面内存在一 种张力，存在于极薄的表 面层内，而且不是由于弹 性形变引起的，此力被称 为表面张力．
增重读数
减百度文库读数
平均数
0.5g
1.0g 1.5g 2.0g 2.5g
3.0g
3.5g
2．测量(F一W)和h 将盛有纯水的玻璃皿放在平台上，使金 属框P浸入水中，调节平台上下位置，配合调 节E，使三线对齐，选定参考零点．继续用一 只手慢慢调节E使弹簧向上伸长，另一只手慢 慢旋转S使玻璃皿下降，在这个过程中要保持 G始终在零点处不动．当金属丝ab刚好达到 水面时，用游标卡尺记下旋钮S的位置s1．继 续转动E和S，直至水膜破裂为止，记下B柱 上的刻度值为L0和旋钮S的位置s2．