表面张力系数的测量方法 表面张力系数实验原理

测定液体表面力系数的方法有: 拉脱法、毛细管法、最大气泡压力法等。

表面张力系数的测量方法 表面张力系数实验原理

无机液体的表面张力比有机液体的表面张力大的多；水的表面张力0.0728N/m（20℃）；有机液体的表面张力都小于水；含氮、氧等元素的有机液体的表面张力较大；含F、Si的液体表面张力最小；分子量大表面张力大。

水溶液：如果含有无机盐，表面张力比水大；含有有机物，表面张力比水小。

外因：温度升高表面张力减小；表面积和表面张力没有关系。

液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数。测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一。

该方法的特点是，用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，概念清楚。

用拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器要求较高。

由于用拉脱法测量液体表面的张力约在1×10-3~1×10-2N之间，因此需要有一种量程范围较小，灵敏度高，且稳定性好的测量力的仪器。

利于计算机实时测量，为了能对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解。

在对水进行测量以后，再对不同浓度的酒精溶液进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随液体浓度的变化而变化的现象，从而对这个概念加深理解。

测量液体表面张力系数的传感器通常采用静力法或动力法。以下是两种方法的原理和实验装置实现方式：

1. 静力法

静力法是一种测量液体表面张力系数的常用方法，其原理是利用重力和表面张力之间的平衡关系，测量液体表面张力系数。在实验装置中，静力法通常采用垂直悬挂法或平衡法实现。

垂直悬挂法：实验装置包括一个悬挂液滴的细玻璃管和一个支撑装置。将精确称量的液体滴在细玻璃管的末端，使其悬挂在支撑装置上方，并调整悬挂高度，使液滴与支撑装置之间的距离为一定值。然后通过测量液滴的重量和直径，计算出液体表面张力系数。

平衡法：实验装置包括一个浸入液体中的平板或环形挡板和一根垂直悬挂的细线。将平板或环形挡板浸入液体中，使其与液体表面接触，并使细线与挡板垂直悬挂。然后通过调整挡板的位置，使细线与液体表面呈水平状态，并测量挡板的重量和细线的张力，以计算出液体表面张力系数。

2. 动力法

动力法是一种通过测量液体表面振动的频率和振幅来计算液体表面张力系数的方法。在实验装置中，动力法通常采用射流法或振荡法实现。

射流法：实验装置包括一个高速射流喷嘴和一个悬挂液滴的细玻璃管。将液体滴在细玻璃管的末端，使其悬挂在高速射流喷嘴的前方，并调整喷嘴的流速和液滴的位置，使液滴受到喷嘴的冲击而振动。然后通过测量液滴振动的频率和振幅，计算出液体表面张力系数。

振荡法：实验装置包括一个振荡器和一个液体表面张力测量盘。将液体倒在测量盘上，使其涂满整个表面，并启动振荡器产生液面振动。然后通过测量液面振动的频率和振幅，计算出液体表面张力系数。

总之，测量液体表面张力系数的传感器可以通过静力法或动力法实现，并根据具体的实验方法和装置进行测量。在实验过程中，需要注意操作规程和安全注意事项，确保实验的准确性和可靠性。

拉脱法的物理本质是表面张力，表面张力是分子力的一种宏观表现，在内聚力的作用下，表面层液体分子的移动总是尽量地使表面积减小。在液体表面形成一层弹性薄膜，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。

拉脱法就是通过测量破坏这个引力时的力来计算张力系数，就像测量弹簧的最大曲张力一样。液体的表面有如弹簧的弹性薄膜，都有收缩的趋势，所以液滴总是趋于球形。这说明在液体的表面内存在一种张力，这种液体表面的张力作用，从性质上看，类似固体内部的拉伸胁强，被称为表面张力。

液体表面张力系数大约是72mN/m。表面张力系数σ是在温度T和压力p不变的情况下吉布斯自由能G对面积S的偏导数：其中，吉布斯自由能的单位是能量单位，因此表面张力系数的单位是能量/面积。促使液体表面收缩的力叫做表面张力。即液体表面相邻两部分之间，单位长度内互相牵引的力。

简述用力敏传感器测量液体表面张力系数的方法

简述用力敏传感器测量液体表面张力系数的方法如下：

（1）打开仪器的电源开关，将整机预热15分钟以上，才可对力敏传感器定标。

（2）将砝码盘挂在硅压阻力敏传感器的钩上，在加砝码前应首先对仪器调零，调节液体表面张力系数测定仪调零旋钮，使数字电压表显示为零。

（3）在砝码盘上分别加0.5g 、1.0g 、1.5g 、2.0g 、2.5g 、3.0g、3.5g等质量的砝码，并记录这些砝码力F的作用下相应的数字电压表读数值U。

（4）利用最小二乘法作直线拟合，求出传感器灵敏度B。

液体表面张力系数：

液体表面张力系数是72mN/m，表面张力系数σ是在温度T和压力p不变的情况下吉布斯自由能G对面积S的偏导数：其中，吉布斯自由能的单位是能量单位，因此表面张力系数的单位是能量/面积。

促使液体表面收缩的力叫做表面张力。即液体表面相邻两部分之间，单位长度内互相牵引的力。如液面被长度为L的直线分成两部分，这两部分之间的相互拉力F是垂直于直线L，并与表面相切。

方法如下所示：

公式：F=kL，其中F是液体表面张力（可由实验测定），k是表面张力系数，L是液面的周界（或截线），表面张力系数在数值上等于液面上作用在每单位长度截线（或周界）上的表面张力。

液体表面张力系数还可以用公式：a=dE/dS，其中dE是等温条件下液体表面张力所做功转变为液体表面能的增量，而dS是在此过程中液体表面积增量。