急求大学物理实验“液体表面张力系数测试仪”实验报告！

一、实验目的

(1)掌握力传感器的原理和方法。

(2)?了解液体表面的性质，测量液体的表面张力系数。

二、实验原理

液体倾向于尽可能地收缩其表面，就好像液体的表面是一层拉伸的橡胶膜。这种沿表面收缩液体表面的力叫做表面张力。

测量表面张力系数的常用方法:拉脱法、毛细管仰角法、落锤测量法等。本试验采用拉脱法。

如果薄钢板浸在液体中，靠近钢板表面的液面会比其他地方高，如图1所示。

液体表面收缩产生的切向力Ft称为表面张力，角度φ称为接触角。

当钢片慢慢拉出时，接触角φ逐渐减小并趋于零，所以Ft方向是垂直向下的。钢板离开液体前力平衡的条件是f？=?名爵？+?Ft？(1)。

其中f是薄钢板被拉出液面时所施加的外力，mg是薄钢板和附着其上的液体的总重量。

表面张力Ft与接触面的周长2(l+d)成正比，所以有Ft？=?2σ(l+d)，其中比例系数σ称为表面张力系数，在数值上等于单位长度上作用于液体表面的力。

将Ft代入方程(1)得到δ=F-mg/2(1+d) (2)。

当用环丝代替薄钢片做这个实验时，设环的内径和外径分别为D1和D2。当它从液体表面拉下时，传感器的张力差为F？=?f–mg？=π(D1+D2)σ，其中δ = f/π (D1+D 2)？(3)。

只要测出力f和圆环的内外径，代入公式(3)，就可以计算出液体的表面张力系数σ。

公式中每个量的单位统一为国际单位。

三、实验步骤

(1)?启动并预热。

(2)?清洁玻璃器皿和戒指。

(3)?将待测液体放入玻璃器皿中，放在升降台上。

(4)?将重量板挂在力传感器上，并校准力传感器。

(5)?挂上吊环，测量液体的表面张力系数。当环的下边缘完全浸没在液体中时，转动升降台的螺母，使液面下降。

记下吊环断裂液面瞬间的电压表读数U1，以及断裂后瞬间的电压表读数U2。则f=(U1-U2)/B

扩展数据:

实验所需的设备有:DH4607液体表面张力系数测试仪；力敏传感器；0.0005kg重量(7件)；镊子；重量板；圆环；玻璃盘子。

实验中采用的拉脱法是一种直接测量方法，通常用物体的弹性变形(伸长或扭转)来测量力的大小。

液体表层分子所处的环境与液体中分子所处的环境不同。液体中的每一个分子都被其他同类分子所包围，周围分子的合力为零。

因为液体上方的气象层分子很少，所以表层每个分子向上的引力小于向下的引力，合力不为零。

这个力垂直于液体表面，指向液体内部。因此，分子往往会从液面挤进液体中，使液面自然收缩，直至达到动态平衡。