研究杂质浓度变化对液体表面张力系数影响的实

【摘要】 液体表面张力系数是表征表面张力大小的重要物理量，用拉脱法测定表面张力系数，找出不同杂质的浓度变化是如何影响液体表面张力系数的。

【关键词】 表面张力系数; 杂质; 浓度; 实验

液体表面张力是一种特殊的力，它是液体(纯净液体、溶液)性质的一种表现。从微观上看，表面张力是因液体表面薄层内分子间的相互作用，它不同于液体内部分子间的相互作用，从而使液体表面层具有一种特殊性质。液态物质的表面层由于分子力的作用形成一层如同张紧的橡皮膜一样的液膜，且有自行收缩的趋势，如果在液面作一长为L的线段，则线段两边液面上有一张力F作用于L且力的方向与线段垂直，大小与线段长度L成正比，即：

　　F=α·L

　　其中的α称为液体表面张力系数，它等于单位长度直线两旁液面分子之间的相互作用力，由于组成不同的物质的分子不同，且在同一液体中不同温度分子的动能、势能不同，分子间的引力不同，所以张力系数也不同。液体表面张力系数是表征表面张力大小的物理量，是讨论液体表面现象、了解液体性质的重要物理参量。因此，这种张力系数就成了描述液体特性的一个重要参数。在医学工程、化学研究中有重要研究意义。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。通过液体表面张力系数的测定了解影响表面张力系数测定的因素，掌握拉脱法测定表面张力系数的原理和技术，观察不同浓度葡萄糖溶液、肥皂水溶液的表面张力，计算表面张力系数。掌握读数显微镜的使用方法，掌握实验数据的作图处理方法，学会做科学研究的一般方法，通过实验找出杂质浓度变化是如何影响液体表面张力系数的。

　　1 仪器及材料

　　小倔强系数弹簧，读数显微镜，门型金属丝，烧杯，温度计，铁架台，蒸馏水，肥皂水，量筒。

　　2 原理方法

　　测定液体表面张力采用拉脱法，使用焦利秤进行测量。将一长度为L的洁净门型金属丝浸入水中后，慢慢拉出水面门型丝将在液面上竖直拉出一液膜，如图1所示。

　　图1 表面张力试验原理

　　在门型丝从液面上被拉出之前，所受力的平衡条件为：

　　F-mg-f=0(1)

　　式中F 为所施的外力，mg为细丝与所沾附的液体的总质量，f 为表面张力。表面张力与长度L成正比即有：

　　f=2αL (2)

　　α为表面张力系数。用焦利秤测量表面张力时，由公式(胡克定律)

　　f=K(x-x0) (3)

　　由(2)，(3)式可得：

　　α=K(x-x0)2L=KΔx2L (4)职称论文