液體表面張力系數實驗裝置的設計與探討

太原工業學院理學系 栗少杰 褚文杰 謝威威 陳媛媛 劉一輝 趙婷婷

測量液體表面張力系數是大學物理實驗的基本項目之一，測量一般有拉脫法、液滴法。目前，很多高校都采用FD-NST-I型液體表面張力系數測定儀，該儀器優點很多，但是仍存在一些不足[1][2]，影響測量的準確性。針對這些不足，本文設計了一種實驗裝置[3]（專利號ZL201820867042.9），并利用該裝置對液體張力進行了測量。

1 儀器的設計

實驗裝置簡圖如圖1所示，圖2為吊盤內部結構圖，圖3為檢測水平裝置。

圖1實驗裝置簡圖

圖2吊盤內部結構圖

圖3檢測水平裝置

1.底座；2.吊環；3.固定架；4.吊繩；5.吊盤；6.絞線軸7.第一鎖緊螺栓；8.套筒；9.橫支架；10.副豎支架；11.齒輪12.調節旋鈕；13.齒條結構；14.液體容器；15.電子天平16.三角形薄板；17.水準儀；18.透明罩；19.調平螺栓；20.溫度計

2 儀器的操作與實驗結果

（1）用游標卡尺測量得知金屬吊環外徑D1=3.496cm和內徑D2=3.310cm，在液體容器內中放入待測液體純凈水將其放置于電子天平上。

（2）通過三線調節，利用水平儀調節吊環水平。

（3）轉動調節旋鈕，使吊環完全浸入待測液體中，將電子天平調0，反向旋轉調節旋鈕，使吊環緩慢上升，讀出吊環上液膜剛拉斷時的讀數m值，記錄數值。連續做5次，求平均值，張力值為F=mg。

（4）在表1中記錄數據。

表1

（5）利用張力理論公式F=π(D1+D2）α，求解在溫度t時的表面張力系數α=F/π(D1+D2）=68.32×10-3N/m。

本實驗結果與同溫度下純凈水表面張力系數的公認值相符，誤差在3.82%左右。

3 結論

本文所描繪的測定儀巧妙運用電子天平避開力敏傳感器定標的問題，運用三線調節和水準儀改進吊環裝置，得到準確的實驗數據，且實驗重復性良好。