内容发布更新时间 : 2024/6/7 16:23:34星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
液体表面张力系数的测定
一、实验目的
1．用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数 2．学习力敏传感器的定标方法
二、实验原理
液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数．本实验采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
测量一个已知周长的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，求得该液体表面张力系数的实验方法称为拉脱法．一个金属环固定在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起圆环，当它从液面脱离时需要的力，即传感器受到的拉力差值f为
F=π(D1+D2)α （1）
式中： D1、D2分别为圆环外径和内径，α为液体表面张力系数，g为重力加速度，所以液体表面张力系数为：
α= F/[π(D1+D2)] （2）
由（1）式，得液体表面张力
f=(U1－U2)/K （3）
K为力敏传感器灵敏度，单位V/N。
若金属片为环状吊片时，考虑一级近似，可以认为脱离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即
F=α·π(D1十D2) （1）
式中，F为脱离力，D1，D2分别为圆环的外径和内径，α为液体的表面张力系数． 本实验采用硅压阻式力敏传感器，它由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥，当外界压力作用于金属梁时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压大小与所加外力成正此，即
△U=KF （2）
式中，F为外力的大小，K为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，单位V/N。△U为传感器输出电压的大小。
由（2）和（3）式，液体表面张力系数为：
α= △U / [Kπ(D1+D2)] （3）
三、实验仪器
液体表面张力测定仪，金属架台,微调升降台,装有力敏传感器的固定杆,盛液体的玻璃皿和金属环状吊片。
四、实验内容
1、力敏传感器的定标
每个力敏传感器的灵敏度都有所不同，在实验前，应先将其定标，定标步骤如下： （1）打开仪器的电源开关，将仪器预热。
（2）在传感器梁端头小钩中，挂上砝码盘，调节调零旋钮，使数字电压表显示为零。 （3）在砝码盘上分别添加如0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g等质量的砝码，记录相应这些砝码力F作用下，数字电压表的读数值U。
（4）用最小二乘法作直线拟合,求出传感器灵敏度K. 2、环的测量与清洁：
（1）用游标卡尺测量金属圆环的外径D1和内径D2。
（2）环的表面状况与测量结果有很大的关系，实验前应将金属环状吊片在NaＯＨ溶液中浸泡20～30秒，然后用净水洗净。
3、液体的表面张力系数
（1）将金属环状吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台，将液体升至靠近环片的下沿，观察环状吊片下沿与待测液面是否平行，如果不平行，将金属环状片取下后，调节吊片上的细丝，使吊片与待测液面平行。
（2）调节容器下的升降台，使其渐渐上升，将环片的下沿部分全部浸没于待测液体，然后反向调节升降台，使液面逐渐下降，这时，金属环片和液面间形成一环形液膜，继续下降液面，测出环形液膜即将拉断前一瞬间数字电压表读数值U1和液膜拉断后一瞬间数字电压表读数值U2。
△U＝U1-U2
（3）将实验数据代人公式（3），求出液体的表面张力系数，并与标准值进行比较，计算其误差。
五、实验数据和记录
1、传感器灵敏度的测量
0.500 1.000 砝码／g 电压／mV 1.500 2.000 2.500 3.000 经最小二乘法拟合得K= mV/N,拟合的线性相关系数r= 。 2、水的表面张力系数的测量
金属环外径D1= cm,内径D2= cm, 水的温度：t= ℃。 U1/mV U2/mV F/N α/N.m-1 编号 △U/mV 1 2 3 4 5 平均值：a= N/m。
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六、注意事项
1、吊环须严格处理干净。可用NaOH溶液洗净油污或杂质后，用清洁水冲洗干净，并用热吹风烘干。
2、吊环水平须调节好，注意偏差10，测量结果引入误差为0.5%；偏差20，则误差1.6%。 3、仪器开机需预热15分钟。
4、在旋转升降台时，尽量使液体的波动要小。
5、实验室内不可有风，以免吊环摆动致使零点波动，所测系数不正确。
6、若液体为纯净水。在使用过程中防止灰尘和油污及其它杂质污染特别注意手指不要接触被测液体。
7、力敏传感器使用时用力不宜大于0.098N。过大的拉力传感器容易损坏。 8、实验结束须将吊环用清洁纸擦干，用清洁纸包好，放入干燥缸内。
七、结构示意图
1、传感器固定座 2、防滑座 3、力敏传感器 4、吊环 5、玻璃器皿 6、升降台 7、调节螺丝 8、 底座 9、传感器接口（5芯） 10、电压显示窗口 11、峰值保持：按此键后，指示灯亮，进入峰值保持测量模式，此时测试仪将动态记录测量值，并显示测量的最大值；再次按下峰值保持键后，指示灯灭，进入正常测试状态； 12、置零：非峰值保持测量模式下，按此键将对测量数据进行置零； 13、复位：恢复开机初始状态；
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