液滴尺寸与表面张力
第29卷第5期2014年10月 大学化学
UNIVERSITY CHEMISTRY Vol.29No.5
Oct.2014
液滴尺寸与表面张力
刘引烽* 房嫄 赵凯凯 李琛骏 杨小瑞 周海堤 王宇翔 朱逸莉 徐华根
(上海大学材料科学与工程学院高分子材料系 上海200444)
摘要 液体的滴数问题是化学实验等实际工作中经常遇到的界面问题三液滴体积与液体的表面张力有关,因此一定体积的液体所具有的液滴数也与表面张力有关三但若仅考虑表面张力的影响而忽视密度的作用,则有可能得出不正确的结论三本文从一道考题入手,讨论了表面张力二密度等因素对液滴大小的影响,对考题答案进行了分析三
关键词 界面化学 液滴大小 表面张力 密度
液体的滴数问题是界面化学在化学实验等实际工作中经常遇到的问题三一滴液滴的大小与液体的表面张力有关,因此一定体积的液体所具有的液滴数也与表面张力有关三学生在课程学习和复习迎考时,往往会从各种复习资料中搜集试题来加以练习和巩固三我们注意到,关于胶体化学或界面化学课程,常有关于滴数的考题三有些参考试题及其解答是正确的,有些则有误三本文通过对一个考题的分析来辨析一些基本概念三
在某大学物理化学考试试卷中有以下一道考题:在同一条件下,用同一滴管分别滴下同体积的3种液体 水二硫酸水溶液二丁醇水溶液,则它们的滴数为( )三
A.一样多
B.水的最多,丁醇水溶液最少
C.硫酸水溶液最多,丁醇水溶液最少
D.丁醇水溶液最多,硫酸水溶液最少
资料中给出的答案是D,其原因分析是:因为硫酸溶液表面张力最大,可以托住的液滴质量最大,所以滴数最少;丁醇表面张力最小,可以托住的液滴质量最小,所以滴数最多三
这道考题能结合实际当然很好,但它的结论是正确的吗?我们将在下面进行分析三
表面张力与液滴大小密切相关三在表面张力的测定方法中,有一种就是采用滴重法来进行的三根据滴重法测定液体表面张力原理(Tate定律),对于表面张力为γ二半径为r二质量为m的液滴,应满足以下关系:
2πrγ=mg
但由于液滴滴落时并非完美的球形,而是会被拉长成椭球并产生一定的液柱,部分液柱会残留于毛细管底部并不下落,因此,该式在应用时需要进行校正三校正后的方程应该是:
2πrγf=mg
式中f是校正因子三于是,Tate方程可以写成:
r=mg2πγf(1) 对于不同的物质,每一滴的质量并不一样,它与液滴体积(V)和密度(ρ)有关,因此:
*通讯联系人,E?mail:liuyf@https://www.wendangku.net/doc/6d18854761.html,
r =Vρg 2πγf =
2r 3ρg 3γf
(2)所以,液滴大小与液体表面张力和密度的关系为:
r =3γf
2ρ()
g
1
2
(3)
由式(3)可知,在密度二校正因子等因素一定的情况下,表面张力越大,在滴落前的瞬间,液滴的半径也越大三前面给出的考题正是想测试考生对表面张力与液滴大小关系的理解三但是,不同的液体,其密度是不同的;因此,若忽略密度的影响,则得到的结论就有可能与实际不符三接下来,我们就来看看密度的影响是否可以忽略三
考题中采用的是水溶液三对于不同物质二不同质量分数二不同温度下的水溶液,其密度和表面张力都是不同的三因此,要考虑表面张力和密度的共同影响,就必须结合实例进行分析三
首先分析NaCl 水溶液的情况三NaCl 水溶液的密度和表面张力的数据可查阅‘日用化工理化数据手册“[1]二‘物理化学手册“[2]或‘海水利用手册“[3]等三以‘物理化学手册“为例,可由其中的数据得到NaCl 水溶液密度与NaCl 质量分数的关系曲线(图1)以及表面张力随NaCl 质量分数的变化曲线(图
2)三席华在1997年发表的论文[4]中给出了NaCl 水溶液的密度二表面张力和沸点与温度及NaCl 质量分数间的经验关系式三其中NaCl 水溶液的密度ρ与NaCl 质量分数(w (NaCl))及温度(t )的关系为: ρ=1006.0+737.7w (NaCl)-0.311t -1.993×10-3t 2
(4)NaCl 表面张力与NaCl 质量分数及温度的关系式为:
γ=7.549×10-2+3.670×10-2w (NaCl)-1.485×10-4t (原文中漏了w 项)
(5)
图1 NaCl 水溶液密度随NaCl
质量分数的变化关系图2 NaCl 水溶液表面张力随NaCl 质量分数的变化关系
根据式(4)和式(5),得到NaCl 水溶液在20℃二不同NaCl 质量分数下的密度与表面张力数据,如表
1所示三
表1 NaCl 水溶液表面张力及密度随NaCl 质量分数的变化计算值
w (NaCl)/%
γ/mN四m -1
ρ/g四cm -3w (NaCl)/%
γ/mN四m -1
ρ/g四cm -30
72.520.99905
74.36 1.0360.0172.520.99911076.19 1.0730.172.560.99971578.03 1.110172.89 1.00620
79.86
1.146
2
73.25
1.014
58 第5期刘引烽等:液滴尺寸与表面张力
假定校正因子不随液滴尺寸而变,则NaCl 水溶液的液滴半径(r 2)与纯水的水滴半径(r 1)之比可表示为:
r 2r 1=
γ2ρ1ρ2γ?è?
??
÷
112
(6)
代入20℃下不同质量分数时NaCl 溶液的密度与表面张力值,以及水的密度与表面张力值,就可以算出NaCl 溶液液滴半径与水滴半径之比三由此我们得到二者液滴半径之比随NaCl 质量分数的变化曲线,
如图3所示,NaCl 溶液液滴尺寸小于纯水的液滴尺寸,且随着NaCl 质量分数增加,其液滴尺寸逐渐减小,并接近于线性变化
三
图3 NaCl 液滴半径与纯水液滴半径之比随NaCl 质量分数的变化关系
按理说,NaCl 溶液表面张力大于纯水的表面张力,应该能托住更多的液滴,为什么会出现表面张力增大而液滴的半径反而降低的情况呢?
这就是密度的贡献三尽管随着NaCl 质量分数增加,表面张力会更大,可以托起更多的液体,但这个 更多”是以重力而不是以体积来衡量的三由于溶液密度随质量分数增加而增加的幅度更大,因此,其液滴尺寸反而更小了三
产生这一现象的根本原因在于溶质NaCl 是高表面张力物质三根据表面吸附原理,表面张力高的物质在表面因为是负吸附的关系,很少 停留”;因此,随着质量分数增大,溶液的表面张力增大并不多,但密度受质量分数的影响更大,因此密度增大使液体体积降低的程度超过了表面张力增大对液滴体积增大的贡献,这就造成了NaCl 质量分数增大,液滴体积反而变小的结果三
图4 H 2SO 4水溶液密度随H 2SO 4质量分数的变化关系图5 H 2SO 4水溶液表面张力随H 2SO 4质量分数的变化关系
6
8大学化学第29卷
下面再来看看硫酸溶液的情况三由文献可查得硫酸水溶液的密度及表面张力随质量分数变化的数据,但由于这些数据不在同一质量分数上,因此需要使用一些外推数据三图4和图5上的数据点是从手册直接查到的数据,由此可以直观地看出其变化趋势;然后通过其变化趋势在曲线上取点,可以估算出液滴半径随质量分数的变化(图6)三由图6可以看出其规律与NaCl 溶液的规律是一致的,但液滴尺寸降低得比NaCl 溶液更快三其他无机物溶液情况也大致如此三
盐酸水溶液的表面张力比较特殊,随质量分数增大,其表面张力是下降的(图7),而其密度是随着质量分数的增大而增加的三因此,其液滴半径随着质量分数的增大应该降低得更快
三
图6 H 2SO 4液滴半径(r 2)与水滴半径(r 1)
之比随H 2SO 4
质量分数的变化关系
图7 HCl 水溶液表面张力随HCl 质量分数的变化关系
对于丁醇等有机物溶液,由于其表面张力低于水的表面张力,因此其水溶液表面张力将会下降三溶液中的丁醇质量分数越大,水溶液表面张力越低,也即随着丁醇质量分数的增大,表面张力能够托起的液体的量会逐渐减小三但由于丁醇密度也比水小,溶液的密度是随丁醇质量分数的增大而减小的,因此尚不能一概而论地认为其液滴体积也变小,还需要考虑密度的影响三
我们可以利用手册查找或自行实验获得丁醇水溶液表面张力与质量分数的关系,也可以利用Traube 规则或希什科夫斯基经验公式来估算丁醇溶液表面张力随质量分数的变化,结合丁醇水溶液密度[6]数据来计算不同质量分数下丁醇水溶液液滴大小三计算结果如图8所示三可见,丁醇水溶液液滴半径随质量分数增大也是减小的,但不是直线关系三与硫酸溶液(图6)对比可知,丁醇液滴尺寸随质量分数的增加降低得更快二更明显三由此可知,在有机物水溶液中,密度的影响是次要的,表面张力因素更为重要三这是因为丁醇等有机物的表面张力比水低,在水溶液中将产生正吸附,有机分子将尽量停留在溶液表面,以降低体系的表面能三这种效应使溶液的表面张力下降非常明显,从而使液滴尺寸的下降也非常明显三
综上所述,在硫酸水溶液二HCl 水溶液和丁醇水溶液的液滴半径均随溶液浓度增大而降低,其中有机物丁醇水溶液降低幅度最大,其次依次是硫酸溶液二NaCl 溶液和HCl 溶液三在考题的3种液体中,水的液滴是最大的,其次是硫酸溶液,最小的是丁醇水溶液三因此在相同体积的液体情况下,水的液滴数最少,丁醇的液滴数最多,习题解答给出硫酸溶液液滴数最少是不正确的三由于出题人没有给出密度的数值,考生无法考虑密度的影响,但单纯考虑表面张力因素的影响得到的结论与实际并不相符三 对于纯液体的情况又如何呢?我们以苯滴和水滴为例三查到苯和水的密度及表面张力数据,代入
相关方程即可以获得苯的液滴半径与水滴半径之比的数值,如表2所示三
7
8 第5期刘引烽等:液滴尺寸与表面张力
图8 丁醇水液滴与水滴半径之比随丁醇质量分数的变化关系表2 不同温度下纯液体苯和纯水表面张力与密度的变化值[6]
t /℃γ(C 6H 6)/mN四m -1
ρ(C 6H 6)/g四cm -3
γ(H 2O)/mN四m -1
ρ(H 2O)/g四cm -3
r (C 6H 6)/r (H 2O)
1030.090.887374.220.99960.67582028.800.877472.750.99820.67113027.520.867571.180.99560.66614026.250.857369.560.99220.660950
24.99
0.8470
67.91
0.9880
0.6552
由表2可见,各温度下,苯的液滴都比水滴小,这是因为苯的表面张力比水小很多,尽管其密度也低,但二者综合作用的结果是表面张力的作用占主导,密度的影响相对较小三
对大多数有机物而言,其表面张力与水相比要低很多,而密度与水相比差别较小,因此表面张力所起作用较大,液滴半径主要受表面张力影响三
回到文章开头的那道试题,其实只要将题目中的 同体积”条件改为 同质量”,则所给出的答案就是正确的三
参 考 文 献
[1] 轻工部设计院.日用化工理化数据手册.北京:轻工业出版社,1988[2] 姚允斌,解涛,高英敏.物理化学手册.北京:上海科学技术出版社,1985
[3] 日本海水学会.海水利用手册.东京:阿之玛堂印刷株式会社,1974[4] 席华.天津轻工业学院学报,1997(2):72
[5] Myhre C E L,Nielsen C J,Saastad O W.J Chem Eng Data ,1998,43:617[6] 程能林.溶剂手册.北京:化学工业出版社,2008
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8大学化学第29卷
液体表面张力
液体表面张力系数的测定实验报告模板 【实验目的】 1．了解水的表面性质，用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。 2．学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。 【实验仪器】 焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，水，游标卡尺等。 【实验原理】液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面自然收缩，犹如紧张的弹性薄膜。由于液面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力。设想在液面上作长为L 的线段，线段两侧液面便有张力作用，其方向与L 垂直，大小与线段L 成正比。即有：=γL 比例系数γ称为液体表面张力，其单位为N/m. 将一表面洁净的长为L 、宽为d 的圆形金属环（或金属丝）竖直浸入水中，然后慢慢提起一张水膜，当金属环将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有：F=mg+,式中F 为把金属环拉出液面时所用的力；mg 为金属环和带起的水膜的总质量；f 为张力。此时，与接触面的周围边界π（）,则 有γ= ，式中D1,D2分别为圆环的内外直径。 实验表明，γ与液体种类、纯度、温度和液面上方的气体成分有关，液体温度越高，γ值越小，液体含杂质越多，γ值越小，只要上述条件保持一定，则γ是一个常量，所以测量γ时要记下当时的温度和所用液体的种类及纯度。 【实验步骤】1.安装好仪器，挂好弹簧，调节底板的三个水平调节螺丝，使焦利称立柱竖直。在主尺顶部挂入吊钩再安装弹簧和配重圆柱体，使小指针被夹在两个配重圆柱之间，配重圆柱体下端通过吊钩钩住砝码托盘。调整小游标的高度使小游标左侧的基准线大致对准指针，锁紧固定小游标的锁紧螺钉，然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合，当镜子边框上刻线、指针和指针的像重合时（即称为“三线对齐”),读出游标0线对应刻度的数值。 2.测量弹簧的劲度系数k.依次增加 1.0g 砝码，即将质量为1.0g,2.0g,3.0g,…,9.0g,10.0g 的砝码加在下盘内。调整小游标的高度，每次都 F f F f F f F f D D 2 1 +) mg -F 21D D +∏(
常用溶剂的性质
常用溶剂的性质 常用溶剂的性质 常用溶剂的极性顺序：水(最大) >甲酰胺>乙腈>甲醇>乙醇>丙醇>丙酮>二氧六环>四氢呋喃>甲乙酮>正丁醇>乙酸乙酯>乙醚>异丙醚>二氯甲烷>氯仿>溴乙烷>苯>四氯化碳>二硫化碳>环己烷>己烷>煤油(最小)。 甲酰胺 分子式HCONH 2 ，透明油状液体，略有氨臭，具有吸湿性，可燃。能与水和乙醇混溶，微溶于苯、三氯甲烷和乙醚。相对密度1.133(20/4℃)。沸点210℃。熔点2.55℃。闪点175℃。折射率nD(25℃)1.4468。燃点＞500℃。粘度（20℃）2.926mPa?s。 毒性本品低毒。对皮肤和粘膜有暂时刺激性。小鼠经口LD50大于1000mg/kg。 乙腈；甲基氰 结构式CH 3 CN。分子量41.05。无色透明液体，有醚的气味。相对密度(20℃/4℃)1. 7822，凝固点-43.8℃，沸点81.6℃、闪点5.6℃。折射率1.3441．粘度(20℃)0.35mPa?s，表面张力(20℃)19.10×10-3N/m，临界温度274．7℃，临界压力4.83MPa。能与水、甲醇、醋酸甲酯、醋酸乙酯、丙酮、乙醚、氯仿、四氯化碳、氯乙烯以及各种不饱和烃相混溶。与水形成共沸混合物。易燃，爆炸极限3.0%-16%(vol)。有毒人LD503800mg/kg。空气中最高容许浓度3mg/m3。贮存阴凉、通风、干燥的库房内，远离火种、热源，防止日光直射。 甲醇 结构式为CH 3 OH，分子量32.04。无色澄清易挥发液体，相对密度(20℃ /4℃)0.7914，凝固点-97.49℃，沸点64.5℃．闪点(开口)16℃，燃点470℃，折射率1.3285，表面张力22.55×10-3N/m，蒸气压(20 ℃)12.265kPa，蒸气相对密度1.11，粘度(20℃)0.5945mP a?s，溶解度参数δ＝14.8，能与水、乙醇、乙醚、丙酮、苯、氯仿等有机溶剂混溶，甲醇对金属特别是黄铜有轻微的腐蚀性。易燃，燃烧时有无光的谈蓝色火焰。蒸气能与空气形成爆炸混合物．爆炸极限6.0%-36.5%(vol)。纯品略带乙醇味，粗品刺鼻难闻。有毒。饮用7-8g可导致失明，饮用30-100g就会死亡。空气中甲酵蒸气最高容许浓度5mg/m3。 乙醇 结构式为C 2H 5 OH，分子量46.07。无色透明液体，有酒的醉香气味，也有刺激性 的辛辣昧。工业乙醇含量为95%,相对密度(20℃/4℃)0.793。凝固点-114℃，沸点78.32℃，闪点(开口)16℃，燃点390-430 ℃．折射率1.3614，粘度(20℃)1.41mPa?s，表面张力(20℃)22.27×10-3N/m，比热容 (20 ℃)2.42kJ/(kgK)，蒸气压(20 ℃)5.732kPa，溶解度参数δ＝12.7。溶于苯、甲苯。与水、甲醇、乙醚、醋酸、氯仿任意比例混溶。能溶解许多有机化合物和若干无机化合物。与铬酸、次氯酸钙、过氧化氢、硝酸、硝酸铂、过氮酸盐及氧化剂反应剧烈，爆炸极限4.3%-19.0%(vol)。具有吸湿性，与水形成共沸混合物。微毒，有麻醉性，饮入乙醇中毒剂量75-80g。致死剂量为250-500g。空气中最高容许浓度1880mg/m3。
液体表面张力系数测定的实验报告
xx 大学实验报告 一【实验目的】 （1） 掌握力敏传感器的原理和方法 （2） 了解液体表面的性质，测定液体表面张力系数。 二【实验内容】 用力敏传感器测量液体表面的张力系数 三【实验原理】 液体具有尽量缩小其表面的趋势，好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。 这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力。 测量表面张力系数的常用方法：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。此试验中采用了拉脱法。拉脱法是直接测定法，通常采用物体的弹性形变（伸长或扭转）来量度力的大小。液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。液体内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围，他所受到的周围分子合力为零。由于液体上方的气象层的分子很少，表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零。这个力垂直于液面并指向液体内部。所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使得液体表面自然收缩，直到处于动态平衡。 假如在液体中浸入一块薄钢片，则钢片表面附近的液面将高于其它处的,如图1所示。 由于液面收缩而产生的沿切线方向的力Ft 称之为表面张力，角φ称之为接触角。当缓缓拉出钢片时，接触角φ逐
渐的减小而趋于零，因此Ft方向垂直向下。在钢片脱离液体前诸力平衡的条件为 F = mg + F t （1）其中F是将薄钢片拉出液面的时所施加的外力，mg为薄钢片和它所沾附的液体的总重量。表面张力Ft与接触面的周长2(l+d)成正比，故有Ft = 2σ(l+d),式中比例系数σ称之为表面张力系数，数值上等于作用在液体表面单位长度上的力。将Ft代入式（1）中得 （2） 当用环形丝代替薄钢片做此实验时，设环的内外直径为D1、D2,当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差 f = F–m g =π(D1+D2)σ,此时 （3）只要测出力f和环的内外直径，将它们代入式(3)，即可算出液体的表面张力系数σ。式中各量的单位统一为国际单位。 四【实验仪器】 （1）FD—NST—B 液体表面张力系数测定仪。 （2）砝码六个，每个质量 五【实验步骤】 （1）开机预热。 （2）清洗玻璃器皿和吊环。 （3）在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。 （4）将砝码盘挂在力敏传感器上，对力敏传感器定标。 （5）挂上吊环，测定液体表面张力系数。当环下沿全部浸入液体内时，转动升降台的螺帽，使液面往下降。 记下吊环拉断液面瞬间时的电压表的读数U1，拉断后瞬间电压表的读数U2。则f=(U1-U2)/B 六【实验注意事项】 （1）轻轻挂上吊环，必须调节好水平。 （2）在旋转升降台时，尽量是液体的波动要小。
实验四溶液的吸附作用和液体表面张力的测定
实验四溶液的吸附作用和液体表面张力的测定 一、实验目的 1．用最大泡压法测定不同浓度的表面活性物质（正丁醇）溶液在一定温度下的表面张力； 2．应用Gibbs和Langmuir吸附方程式进行精确作图和图解微分，计算不同浓度正丁醇溶液的表面吸附量和正丁醇分子截面积，以加深对溶液吸附理论的理解； 3．掌握作图法的要点，提高作图水平。 二、基本原理 T一定，溶液表面吸附量Γ γ测定，毛细管半径r，其抛压出时受到向下压力∏r2P,最大时离开管口：P max =P 外 -P 系 。测 Pmax 气泡在管口受到的表面张力：2∏r*γ γ=rPmax 用同C溶液γ 1/γ 2 =P max1 /P max2 所以：γ1=（γ 2/P max2 ）P max1 =KP max1 求常数K。 对于单分子吸附，其吸附量Γ与浓度c之间的关系可用等温吸附方程表示，即： 式中Гm为饱和吸附量，a为吸附平衡常数。将此式两边取倒数可整理成线性方程： 在饱和吸附时，每个被吸附分子在表面上所占的面积，即分子的截面积S为： 三、仪器与试剂 表面张力仪1套；恒温槽1台；1ml移液管1个；烧杯(250ml) 1个；100ml容量瓶1个；50ml容量瓶5个； 正丁醇(二级.)；去离子水. 四、实验步骤 样品编号123456789容量瓶体积/cm31005050505050505050 V醇/cm3 3．仪器系数的测定。先用少量丙酮清洗毛细管3，再用蒸馏水仔细清洗样品管2和毛细管3，然后加入适量蒸馏水。在减压管1中装满水，压力计5中注入适量的水，在活塞8打开的情况下，调节活塞6使毛细管端面与液面相切。关闭活塞8，打开活塞7使体系减压，当毛细管口逸出气泡时，调节活塞7使液滴缓慢滴下，读出数字式微压差测量仪最大数值。 再更换样品重复测定两次，取平均值。已知25o C水的表面张力＝，计算仪器系数K。 4．乙醇溶液表面张力的测定。取3％的乙醇溶液（一号样品）洗净样品管和毛细管，然后加入适量溶液，待恒温后，按上述操作步骤测定Δh。
什么是液体的表面张力
什么是液体的表面张力 在研究物体的浮沉条件时，有个同学无意中发现了一个有趣的现象：把一塑料尺子竖放(或侧放)在水面时，发现尺子迅速下沉了；而当他把尺子平放在水面时，即可发现尺子漂在水面上。 竖放(或侧放)尺子在水面上时，尺子下沉，是由于尺子所受的浮力小于它自身的重力而引起的；那又为什么在平放尺子时，它却是漂浮在水面上，若按物体的浮沉条件，物体漂浮时浮力可是等于重力的呀。这两者岂不自相矛盾了吗?问题症结在哪里呢? 在高中物理教材第一册“固体和液体的性质”一章中，有一个小实验：要求学生用棉纸把缝衣针垫起放在水面上，当棉纸被水浸湿下沉后，观察现象并说明原因，很多同学认为缝衣针浮在水面是由于液体表面张力作用的原因，以为针受重力、浮力和液体表面张力三者相平衡而使针能漂在水表面上。 那么就让我们先来认识一下液体表面张力吧。 什么是液体的表面张力呢? 液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时，因为外部空气和蒸气分子对它的斥力很小。不起显著作用。它只受到内部分子的吸引力，因此使它恢复到平衡位置的作用力就没有在液体内部时大，使得表面层里的分子振动的振幅要比液
体内部分子的振幅大，一些动能大的分予就可能冲出吸力范围，成为蒸气分子，结果形成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子之间的距离就比较大(rr0)、正是由于液面分子分布较内部稀疏，分子间距rr0，分子间引力占优势而产生了液体表面张力，由此可知，液体表面的张力实质是分子间相互作用的合力，它指向液体内部，可见托起硬币的力不可能是液体表面张力。那么让我们再来看看浮力吧。 先让我们先做一个实验：在一盛有水的烧杯的水面平放一张滤纸，把一枚面值一角的硬币平放在滤纸上，待滤纸被浸湿而下沉后，发现硬币仍漂在水面上。注意观察硬币周围会发现水面向下凹陷，而硬币并未浸入水中，只是漂在水表面上。由此可见，此时硬币并未受到浮力作用。那是什么力与重力相平衡而使硬币漂在水面上呢? 由上一实验现象可知，水面向下凹陷，发生了形变，从而产生了一个与形变方向相反的弹力——支持力，这就如在一个吹气的气球上放上一个物体，由于物体的重力而使气球形变(向下凹陷)，而产生了竖直向上的支持力一样。是这个与重力大小相等、方向相反的支持力使硬币漂在水表面上。(上面几个实验中的塑料尺子、缝衣针漂在水面上与此相同)
常用溶剂参数表
常用溶剂参数表 产品溶剂系列首页> 产品溶剂系列
个体溶剂: (A)芳香族溶剂(A r o m a t i c S o l v e n t s) 甲苯(T O L U E N E) 油漆、清漆、黏合剂及油墨制造业及天那水配方用之稀释剂；树脂溶剂；化学及制药工业用之溶剂；尤以萃取及脱脂两工 序最为适用。另也为化学合成用之原料。 二甲苯(X Y L E N E) 脂肪、蜡、沥青及各天然与人工合成树脂之溶剂。也为油漆、清漆及亮漆制造用之溶剂及稀释剂。也用于油墨及粘合剂制 造业，也是杀虫药制剂最常用之溶剂。亦是化工合成用之中 间体。分异构级和溶剂级，涂料常用溶剂级，异构级比溶剂 级一般情况要贵一点。粗二甲苯臭、便宜。 三甲苯(S-100) 慢干漆油，树脂溶剂及高级印刷油配方用。粗三甲苯臭、便宜。 四甲苯(S-150) 慢干漆油，焗漆，杀虫药溶剂。 物理数据： 溶劑餾程℃比重15℃芳香族化相對揮發速閃
/15℃合物含量 (%)度(乙酸丁酯 =100) 點 ℃ 甲苯 110.3-110.90.87299.91537二甲 苯 138–1400.87199.77027 三甲 苯 165–1730.875981943 四甲 苯 190–2070.89599466 页顶 (B)酮类(K E T O N E S) 丙酮(A c e t o n e) 电子零件清洗剂，树脂溶剂，粘合剂，油漆，清漆和天拿水用溶剂；皮革及羊毛脱脂。 丁酮(M E K) 硝化纤维素及其衍生物、丙烯酸树脂、乙烯基树脂、苯酚树脂、环氧树脂、醇酸树脂等低沸点溶剂。普遍用于油漆制造及天拿水配方，并用于磁带涂层以溶解聚氨脂树脂及乙桸基脂，也用于人造皮革之表面处理。
液体表面张力实验报告
液体表面张力实验报告 实验原理： 实验一、一元硬币上能承载几滴水? 水是由水分子组成，它们之间不是独来独往的，而是互相吸引，甚至三三两两地结合。处在中间的水分子受到来自四面八方的其他水分子的包围，受力均匀。可是处在水面的水分子情况不同，它的一面与空气接触，没有来自其他水分子的吸引力，使得它受力不均匀，水的表面好像一块张紧的弹性薄膜。 由于液体的表面有这种奇特的存在，就使得液体的表面总是处在被绷紧的状态，并尽量收缩到最小。由于在体积相同的条件下，球的面积最小，所以在表面张力的作用下，肥皂泡、小露珠、水银滴等也
就都收缩成球形了。一元硬币上能承载的水滴也相应增加了。 实验二、订书针、一分硬币能浮在水面上吗? 小木块入水后,撤掉压力还能上浮是因浮力作用，而订书针、硬币入水后,由于表面张力被破坏下沉,原来浮在水面是因水的表面张力。 其实科学就在我们的身边，就在我们的生活中，你也可以和爸爸妈妈一起动手做一做，亲自去感受去体验，做个科学小达人吧！ 处于表面的液体分子（球状模型，液体分子排列紧密），以分子B为中心的球面中的一部分在液体当中，另一部分在液面之外，由于对称性可知，CC'和DD'之间部分的受到的合力等于零；对B有效的作用力是由球面内DD'以下的部分受到的向下合力。由于处在边界内的每—个分子都受到指向液体内部的合力，所以这些分子都有向液体内部下降的趋势，同时分子与分子之间还有侧面的吸引力，即有尽量收缩表面的趋势。
以最简单的气液相界面为例，液相内分子周围所受的力是对称的，彼此相互抵消，但表面层分子由于受力不均衡，其结果受到垂直指向液体内部的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。如果要扩大表面就要把内层分子移到表面上来，这至少需要克服表面分子的拉力而做功。实际上液体分子内部所受的力是分子间作用力当然也包括氢键。因此，简单地说表面张力是范德华力和氢键微观作用在宏观上的表现。
用拉脱法测定液体表面张力系数物理实验报告
用拉脱法测定液体表面张力系数 液体表层厚度约m 10 10 -内的分子所处的条件与液体内部不同，液体内部每一分子被周 围其它分子所包围，分子所受的作用力合力为零。由于液体表面上方接触的气体分子，其密 度远小于液体分子密度，因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多，也就是说所受的合力不为零，力的方向是垂直与液面并指向液体内部，该力使液体表面收缩，直至达到动态平衡。因此，在宏观上，液体具有尽量缩小其表面积的趋势，液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。表面张力能说明液体的许多现象，例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。因此，了解液体表面性质和现象，掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。测定液体表面张力系数的方法通常有：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。本实验仅介绍拉脱法。拉脱法是一种直接测定法。 【实验目的】 1．了解326FB 型液体的表面张力系数测定仪的基本结构，掌握用标准砝码对测量仪进行 定标的方法，计算该传感器的灵敏度。 2．观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象，并用物理学基本概念和定律进行分析和研究，加深对物理规律的认识。 3．掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。 【实验原理】 如果将一洁净的圆筒形吊环浸入液体中，然后缓慢地提起吊环，圆筒形吊环将带起一 层液膜。使液面收缩的表面张力f 沿液面的切线方向，角?称为湿润角（或接触角）。当继续提起圆筒形吊环时，?角逐渐变小而接近为零，这时所拉出的液膜的里、外两个表面的张力f 均垂直向下，设拉起液膜破 裂时的拉力为F ，则有 f g m m F 2)(0++= （1） 式中，m 为粘附在吊环上的液体的质量，0m 为吊环质量，因表面张力的大小与接触面周边界长度成正比，则有 απ?+=)(2外内D D f （2） 比例系数α称为表面张力系数，单位是m N /。α在数值上等于单位长度上的表面张力。式中l 为圆筒形吊环内、外圆环的周长之和。 ) ()(0外内D D g m m F ++-= πα （3） 由于金属膜很薄，被拉起的液膜也很薄，m 很小可以忽略，于是公式简化为：
(整理)实验讲义-液体表面张力-.9.
液体表面张力系数的测量 表面现象广泛见诸于钢铁生产，焊接，印刷，复合材料的制备等过程中。液体表面张力系数是表征液体性质的一个重要参数。测量液体表面张力系数有多种方法，如最大泡压法，毛细管法，拉脱法。 许多现象表明液体表面具有收缩到尽可能小的趋势，这是液体分子间存在相互作用力的宏观表现。从微观角度看，液体表面具有厚度为分子吸引力有效半径的表面层，处于表面层内的分子比液体内部的分子少了一部分能与之吸引的分子，因此出现了一个指向液体内部的吸引力，使得这些分子具有向液体内部收缩的趋势。而从能度看，任何内部分子欲进入表面层就要克服这个吸引力而做功。显见，表面层有着比液体内部更大的势能（表面能），且液体表面积越大，表面能也越大。而任何体系总以势能最小的状态最为稳定，所以液体要处于稳定状态，液面就必须缩小，以使其表面能尽可能小，宏观上就表现为液体表面层内的表面张力。 我们想象在液体表面画一条直线，表面张力就表现为线段两边的液面以一定的拉力α相互作用，而力的方向与线段垂直，力的大小与该段直线的长度L成正比，即f L =（1） a 其中，比例系数α称为液体的表面张力系数，单位为N/m。当液体表面与其蒸汽或空气相接触时，表面张力仅与液体本身的性质及其温度有关。一般情况下，密度小、容易蒸发的液体，其α较小；而熔融金属的α则很大。对于同种液体，温度越高，其α越小。当液体与固体相接触时，不仅取决于液体自身的内聚力，而且取决于液体分子与其接触的固体分子之间的吸引力（称为附着力）。当这个附着力大于内聚力时，液体就会沿固体表面扩展，这种现象称为润湿。当这个附着力小于内聚力时，液体就不会在固体表面扩展，称为不润湿。润湿与不润湿取决于液体、固体的性质，如纯水能完全润湿干净的玻璃，但不能润湿石蜡；水银不能润湿玻璃，却能润湿干净的铜、铁等。润
液体表面张力实验报告
液体表面张力系数的测定 ［实验目的］ 1、了解液体表面张力性质以及表面张力系数的含义和影响因素. 2、理解拉脱法测量液体表面张力系数的基本原理，了解测量方法。 3、了解用液体界面张力仪定标测量微小力的思想和方法。 4、了解液体界面张力仪的调节使用方法和校准方法。 5、熟悉实验的具体内容. 6、拟定出合理的实验数据记录表格. [实验原理] 表面张力是液体表面的重要特性,它类似于固体内部的拉伸应力，这种应力存在于极薄的表面层内，是液体表面层内分子力作用的结果。作用于液面单位长度上的表面张力称为液体的表面张力系数,用来度量表面张力的大小。表面张力系数不仅与液体的种类有关,而且还与温度、纯度、表面上方的气体成分等有关.物质液体状态的许多性质都与液体的表面张力相关,如毛细现象、浸润现象等。因此，测量液体表面张力系数对于科学研究和实际应用都具有重要意义。测定液体表面张力系数的常用方法有:拉脱法，液滴测重法和毛细管升高法等。拉脱法是一种直接测定法，通过物体的弹性形变（拉伸或扭转)来度量力的大小,如扭力天平法、焦力称法等。 实验中采用拉脱法测量水与空气界面的表面张力系数。通过实验可以重点学习如下内容:（1)实验方法:测量液体表面张力系数的拉脱法。（2)测量方法:用液体界面张力仪定标测量微小力的方法。(3）数据处理方法:质量标准曲线的绘制方法.（4）仪器调整使用方法:液体界面张力仪的调整使用方法。 ［实验内容］ 1、整液体界面张力仪水平和零点，达到待测状态. 2、准液体界面张力仪。 (1)金属环上放一块小纸片,仪器调零。包括两个方面的调节：第一,调节刻度盘蜗轮，使零刻度线与游标零线重合,即读数为零;第二,调节调零微调蜗轮，使吊杆臂上的指针与平面反射镜的红线重合。 （2)在小纸片上放质量0.０005kg的砝码,测量金属环单位长度的受力Ｆ，即调节刻度盘蜗轮使指针与红线重合时刻度盘的读数. （3)计算理论值F０=ｍg/π(d１＋d2）。 （4)比较测量值Ｆ与理论值Ｆ0，如果二者相等，说明校准准确;若不相等，调节两个吊杆臂，保证两臂的长度等值缩短或伸长,使刻度盘上的读数Ｆ与理论值F0相等.重复测量几次,直至二者一致为止. 3、测量绘制质量标准曲线。 (1)仪器校准后，放置不同质量m的砝码,记录刻度盘的读数f。 (2)以m为横坐标f为纵坐标绘制质量标准曲线。
液体表面张力的测量预习报告
液体表面张力系数的测量实验 液体沿表面总是存在着使液面紧张且向液体内收缩的力称为表面张力。液体的许多现象，如毛细管现象、湿润现象、泡沫的形成等，都与表面张力有关。表面张力系数是液体表面的重要力学性质：对于不同种类的液体，其表面张力不同，而对于同一种液体，其表面张力系数随着温度及其所含杂志的改变而增大或减小。这些性质广泛应用于工业生产中，如浮法选矿、液体的传输技术、化工生产线的设计等等都要对液体的表面张力进行研究。 测定液体表面张力系数的方法很多。常用的有拉脱法和毛细管升高法。本次实验介绍用拉脱法测定液体表面张力系数。 一、实验目的 1．用砝码对硅压阻力敏传感器进行定标,计算该传感器的灵敏度,学习传感器的定标方法； 2．观察拉脱法测量表面张力的过程，并用物理学基本概念进行分析，加深对物理规律的认识； 3．测量纯水和其它液体（如：甘油）的表面张力系数。 二、实验仪器 实验仪器主要由液体表面张力系数测量实验仪主机以及实验装置以及镊子、砝码组成。应用电脑采集测量时需要壹根串口转USB 连接线、电脑和采集软件，仪器装置见下图。 三、实验原理 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，当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差值f 为 απ)(21D D f += （1） 式中： 1D 、2D 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：
)](/[21D D f +=πα （2） 实验中，液体表面张力可以由下式得到： B U U f /)(21-= （3） B 为力敏传感器灵敏度，单位V/N 。1U ,2U 分别为即将拉断水柱时数字电压表读数以及拉 断时数字电压表的读数。 四、实验步骤 1．连接硅压阻力敏传感器，并开机预热15～20分钟。测量吊环内外直径，然后清洗玻璃器皿（盛装待测液体）和吊环，给实验装置加水（注意加水量不可过多，可以参考装置外壁加水刻度线）； 2．将吊环挂在力敏传感器的钩上，将力敏传感器转至水容器外部，这样取放砝码比较方便。待吊环晃动较小时，对仪器进行调零，然后用镊子安放砝码对传感器进行定标，取放砝码时应尽量轻； 3．将待测液体倒入玻璃器皿后，再将盛有待测液体的玻璃器皿小心地放入空的塑料容器，并一起放入实验圆筒内；将力敏传感器转至容器内，并轻轻挂上吊环，可以轻触吊环，让其晃动 说明：之所以不将测量液体直接倒入塑料容器内进行测量，是防止某些待测液体与塑料容器发生化学反应而影响测量结果。 4．关闭橡皮球阀门，反复挤压橡皮球使装置内部液体液面上升，当吊环下沿部分均浸入待测液体中时，及时松开橡皮球的阀门，这时液面缓慢下降，观察环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。特别应注意吊环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表读数值为U 1，拉断后数字电压表读数为U 2。记下这两个数值。 5.用计算机采集时，在环接触液面开始下降时点开始采集按钮，可以通过软件实时采集传感器输出电压值的变化过程，通过鼠标移动测量拉脱瞬间的电压值以及拉断后的电压值，计算测量液体的表面张力，并与手动测量的结果进行比较。 五、注意事项 1．实验前，吊环须严格处理干净：可用NaOH 溶液洗净油污或杂质后，用纯水冲洗干净，并用热吹风烘干；
表面张力的测定实验报告分析
浙江万里学院生物与环境学院 化学工程实验技术实验报告 实验名称：溶液表面张力的测定 （1）实验目的 1、掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术 2、通过对不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能和表面吸附量关系的理解 3、学习使用Matlab 处理实验数据 （2） 实验原理 1、 表面自由能：从热力学观点看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使体系总的自由能减小的过程。如欲使液体产生新的表面A ?，则需要对其做功。功的大小应与A ?成正比：-W=σA ? 2、 溶液的表面吸附：根据能量最低原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比 溶液内部大，反之，溶质使溶液的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。显然，在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。Gibbs 用热力学的方法推导出它们间的关系式 T c RT c )(??- =Γσ (1)当00，溶质能减少溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度，称为正吸附，此类物质叫表面活性物质。（2）当0>??? ????T c σ时，Γ<0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶 液表面层的浓度小于内部的浓度，称为负吸附，此类物质叫非表面活性物质。由 T c RT c )(??- =Γσ 可知：通过测定溶液的浓度随表面张力的变化关系可以求得不同浓度下溶液的表面吸附量。 3、 饱和吸附与溶质分子的横截面积：吸附量Γ浓度c 之间的关系，有Langmuir 等温方程 式表示：c K c K ·1·+Γ=Γ ∞
华科物理实验液体表面张力实验报告
液体表面张力系数的测量 许多涉及液体的物理现象都与液体的表面性质有关，液体表面的主要性质就是表面张力。例如液体与固体接触时的浸润与不浸润现象、毛细现象、液体泡沫的形成等，工业生产中使用的浮选技术，动植物体内液体的运动，土壤中水的运动等都是液体表面张力的表现。 液体表面在宏观上就好像一张绷紧的橡皮膜，存在沿着表面并使表面趋于收缩的应力，这种力称为表面张力，用表面张力系数σ来描述。因此，对液体表面张力系数的测定，可以为分析液体表面的分子分布及结构提供帮助。 液体的表面张力系数σ与液体的性质、杂质情况、温度等有关。当液面与其蒸汽相接触时，表面张力仅与液体性质及温度有关。一般来讲，密度小，易挥发液体σ小；温度愈高， σ愈小。测量液体表面张力系数有多种方法，如拉脱法，毛细管法，平板法，最大泡压法等。本实验是用拉脱法和毛细管法测定液体的表面张力系数。 【实验目的】 1．用拉脱法测量室温下液体（水）的表面张力系数； 2. 用毛细管法测量室温下液体（水）的表面张力系数； 3．学习力敏传感器的使用和定标。 【实验原理】 一、拉脱法 测量一个已知周长L 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．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 122()F L D D σσπ=?=?+ （1） 式中，F 为脱离力，D 1，D 2分别为圆环的外径和内径， σ为液体的表面张力系数．脱离力的测量应该为即将脱离液面测力计的读数F 1减去吊环本身的重力mg 。吊环本身的重力即为脱离后测力计的读数F 2。所以表面张力系数为： ) ()(2121211D D F F D D mg F +-=+-=ππσ (2) 硅压阻式力敏传感器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 ΔΔU K F = （3） 式中，?U F 为外力的大小，K 为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，?U 为传感器输出电压
用拉脱法测定液体的表面张力系数实验
实验二、用拉脱法测定液体的表面张力系数 液体表层厚度约m 10 10 -内的分子所处的条件与液体内部不同，液体内部每一分子被 周围其它分子所包围，分子所受的作用力合力为零。由于液体表面上方接触的气体分子，其密度远小于液体分子密度，因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多，也就是说所受的合力不为零，力的方向是垂直与液面并指向液体内部，该力使液体表面收缩，直至达到动态平衡。因此，在宏观上，液体具有尽量缩小其表面积的趋势，液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。表面张力能说明液体的许多现象，例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。因此，了解液体表面性质和现象，掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。测定液体表面张力系数的方法通常有：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。本实验仅介绍拉脱法。拉脱法是一种直接测定法。 【实验目的】 1．了解737FB 新型焦利氏秤实验仪的基本结构，掌握用标准砝码对测量仪进行定标的方法； 2．观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。 3．掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。 【实验原理】 1．测量公式推导： 当逐渐拉提冂形铝片框时，?角逐渐变小而接近为零，这时所拉出的液膜前后两个表面的表面张力f 均垂直向下。设拉起液膜将破裂时的拉力为F ，则有 f 2 g )m m (F 0+?+= （1） 式中：m 为粘附在框上的液膜质量，0m 为线框质量。因表面张力的大小与接触面周界长度成正比，则有： )d L (2f 2+?α= （2） 比例系数α称表面张力系数，单位为m /N 。 由（1），（2）式得： ) d L (2g )m m (F 0+?+-= α （3） 由于冂形铝片框很薄，被拉起的水膜很薄，m 较小，可以将其忽略，且一般有d L >>，那么L d L ≈+，于是（3）式可以简化为 ： L 2g m F 0?-= α （4）
常用溶剂的表面张力及黏度电子版本
常用溶剂的表面张力 及黏度
溶剂表面张力（达厘/厘米）（mN/m）水72.7 乙二醇48.4 丙二醇36.0 邻二甲苯30.0
醋酸丁酯25.2 正丁醇24.6 石油溶剂油24.0 甲基异丁酮23.6 甲醇23.6 脑石油22.0 正辛烷21.8 脂肪烃石脑油19.9 正己烷18.4 涂料中典型聚合物和助剂的表面张力: 聚合物/表面张力（达因/厘米） 三聚氰胺树脂57.6 聚乙烯醇缩丁醛53.6 苯代三聚氰胺树脂52 聚乙二酸己二酰胺46.5 Epon 828 46 环氧树脂47 脲醛树脂45 聚酯三聚氰胺涂膜44.9 聚环氧乙烷二醇，Mw6000 42.9 聚苯乙烯42.6 聚氯乙烯41.9
聚甲基丙烯酸甲酯41 65%豆油醇酸38 聚醋酸乙烯酯36.5 聚甲基丙烯酸丁酯34.6 聚丙烯酸正丁酯33.7 Modaflow 32 聚四氟乙烯Mw 1,088 21.5 聚二甲基硅氧烷Mw 1,200 19.8 聚二甲基硅氧烷Mw162 15 乙醇22.27 丙醇23.8 异丙醇21.7 正丁醇24.6 硝基乙烷31.0 异丁醇23.0 环己酮34.5 丙酮23.7 二丙酮醇31.0 甲基丙酮23.97 乙二醇乙醚乙酸酯31.8 丁酮24.6 二氯甲烷28.12
甲基异丁基酮23.9 二甘醇乙醚31.8 醋酸正丙酯24.2 乙二醇乙醚28.2 醋酸异丙酯21.2 乙二醇丁醚27.4 醋酸丁酯25.09 苯28.18 醋酸异丁酯23.7 甲苯28.53 醋酸乙酯23.75 间二甲苯28.081 水-正丁醇（4.1 %。）34
水表面张力的测定
物理实验报告 实验名称：液体表面张力系数的测定学院：水利科学与工程学院 专业班级：水工1801 学号：201802979 学生姓名：周柱伟
实验成绩 实验预习题成绩： 1.什么是液体的表面？ 接触的表面存在一个薄层 2.液体表面的分子具有什么特点(表面张力产生的原因)？ 液体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。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势3.液体表面张力系数是怎么定义的？ 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 4.液体表面张力系数与哪些因素有关？ 表面张力系数与液体性质，温度，液体所含杂质，相邻物质的化学性质有关5.简述拉脱法测量液体表面张力系数的原理(用矩形金属薄片或金 属环时，表面张力系数的具体表达式)。 测量一个已知周长的金属圆环或者金属片从待测液体表面脱离时所需的拉力，从而求得该液体表面张力系数的方法称为拉脱法。 6.焦利氏秤和普通的弹簧秤有所不同？
焦利氏秤实际上是一个特殊结构的弹簧秤，是用来测量铅直方向微小力的仪器之一。 一般的弹簧秤，弹簧的上端固定不动，在弹簧下端挂重物时，弹簧则伸长，物体重量可由指针所指示的标尺直接标出。而焦利氏秤上的弹簧是挂在可以上下移动的有刻度的管子上的，管外面套有外管，外管上有游标，旋转旋钮即可使管上下移动。 7.“三线对齐”是那三线？为什么要这样做？ 指标镜上的刻线，玻璃管上的刻线和玻璃管上刻线在镜中的像 水的表面张力近似为液膜破裂瞬间的拉力,保持“三线对齐”是为了能够使水膜破裂瞬间近似“三线对齐”,从而得到水膜破裂时精确的拉力。使能准确测出该拉力大小减少实验误差 8.焦利氏秤测定液体的表面张力有什么优点？ 测定表面张力F’，用普通的弹簧是很难迅速测出液膜即将破裂时的 F 的，应用焦利氏秤则克服了这一困难，可以方便地测量表面张力F’，并且焦利氏秤的劲度系数较小，有游标卡尺式的读数尺，故测量精度高。 9.千分尺是否存在系统误差如何判断？如何调零？ 千分尺使用前，使移动测砧与固定测砧接触，观察微分筒上的棱边是否与固 定套筒上的零刻线重合，如果不重合即存在系统误差。当套筒上零刻线位于微分筒0～5方向上时即为正值，计算时需要减去其绝对值，相反方向即为负值，需要加上其绝对值。 10.比较逐差法与图解法处理实验数据的不同点。 在对某些函数关系并不明确的物理量进行测量时,常用作图法.数据点是离散的,
2020年常用溶剂的表面张力及黏度
作者：非成败 作品编号：92032155GZ5702241547853215475102 时间：2020.12.13
溶剂表面张力(达厘/厘米) （mN/m）
水72.7 乙二醇48.4 丙二醇36.0 邻二甲苯30.0 醋酸丁酯25.2 正丁醇24.6 石油溶剂油24.0 甲基异丁酮23.6 甲醇23.6 脑石油22.0 正辛烷21.8 脂肪烃石脑油19.9 正己烷18.4 涂料中典型聚合物和助剂的表面张力：聚合物/表面张力(达因/厘米) 三聚氰胺树脂57.6 聚乙烯醇缩丁醛53.6 苯代三聚氰胺树脂52 聚乙二酸己二酰胺46.5 Epon 828 46 环氧树脂47 脲醛树脂45 聚酯三聚氰胺涂膜44.9 聚环氧乙烷二醇,Mw6000 42.9 聚苯乙烯42.6 聚氯乙烯41.9 聚甲基丙烯酸甲酯41 65%豆油醇酸38 聚醋酸乙烯酯36.5 聚甲基丙烯酸丁酯34.6 聚丙烯酸正丁酯33.7 Modaflow 32 聚四氟乙烯Mw 1,088 21.5 聚二甲基硅氧烷Mw 1,200 19.8 聚二甲基硅氧烷Mw162 15 乙醇22.27 丙醇23.8 异丙醇21.7 正丁醇24.6 硝基乙烷31.0
异丁醇23.0 环己酮34.5 丙酮23.7 二丙酮醇31.0 甲基丙酮23.97 乙二醇乙醚乙酸酯31.8 丁酮24.6 二氯甲烷28.12 甲基异丁基酮23.9 二甘醇乙醚31.8 醋酸正丙酯24.2 乙二醇乙醚28.2 醋酸异丙酯21.2 乙二醇丁醚27.4 醋酸丁酯25.09 苯28.18 醋酸异丁酯23.7 甲苯28.53 醋酸乙酯23.75 间二甲苯28.081 水-正丁醇（4.1‰）34 作者：非成败 作品编号：92032155GZ5702241547853215475102 时间：2020.12.13
液体表面张力系数的测定报告
南昌大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：液体表面张力系数的测定 学院：管理学院专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：基础实验大楼608 座位号： 实验时间：第三周星期天下午四点开始
液体表面张力系数的测定实验报告 【实验目的】 1．了解水的表面性质，用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。 2．学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。 【实验仪器】 焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，水，游标卡尺等。 【实验原理】 液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面自然收缩．犹如紧张的弹性薄膜。由于液面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力。设想在液面上作长为L的线段，线段两侧液面便有张力f相互作用，其方向与L垂直，大小与线段长度L成正比。即有： =α F? L f α称为液体表面张力系数，单位：N/m。 将一表面洁净的长为L、宽为d的矩形金属片(或金属丝)竖直浸入水中，然后慢慢提起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有F=mg+f。其中，F为拉出时所用的力，mg为金属片和带起的水膜的总质量，f为表面张力。实验中利用金属圆环，则： f=F-mg 【实验步骤】 1．安装好仪器，挂好弹簧．调节底板的三个水平调节螺丝，使焦利秤立柱竖直。在主尺顶部挂入吊钩再安装弹簧和配重圆柱体．使小指针被夹在两个配重圆柱中间，配重圆柱体下端通过吊钩钩住砝码托盘。调整小游标的高度使小游标左侧的
基准线大致对准指针，锁紧固定小游标的锁紧螺钉．然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合．当镜子边框上刻线、指针和指针的像重合时(即称为“三线对齐”)，读出游标0线对应刻度的数值L 0. 2．测母弹簧的倔强系数K ：依次增加1.0g 砝码．即将质量为1.0g ，2.0g ．3.0g ，…，9.0g 的砝码加在下盘内。调整小游标的高度．每次都重新使三线对齐，分别记下游标0线所指示的读数L1．L2，…，L9；再逐次减少1.0g 砝码．调整小游标的高度．每次都重新使三线对齐，分别记下游标。线所指示的读数L9’，L8’，…．L0’，取二者平均值，用逐差法求出弹簧的倔强系数。即 2 L -i i i '= L L )-(5154 i i i L L L +=∑=? 3．测(F 一mg)值。将洁净的金属圆环挂在弹簧下端的小钩子上，调整小游标的高度使三线对齐．记下此时游标0线指示读数S 0。把装有蒸馏水的烧杯置于焦利平台上，调节平台位置，使金属片浸入水中，转动平台旋钮使平台缓缓下降，下降的过程中金属圆环底部会拉成水膜，在水膜还没有破裂时需调节三线对齐，然后再使平台下降一点，重复刚才的调节，直到平台稍微下降，金属圆环刚好脱出液面为止，记下此时游标0线所指示的读数S ，算出△S=S —S 0的值，即为在表面张力作用下弹簧的伸长量，重复测量5次，求出平均值，此时有F-mg=f=K △S 代入可得: ） （21d d s k +?= πγ
最大泡压法测溶液表面张力实验报告
最大泡压法测定溶液的表面张力 一、实验目的 1. 测定不同浓度乙醇溶液的表面张力，计算吸附量。 2. 了解气液界面的吸附作用，计算表面层被吸附分子的截面积。 3. 掌握最大泡压法测定溶液表面张力的原理和技术。 二、实验原理 在指定的温度下，纯液体的表面张力是一定的，一旦在液体中加入溶质形成溶液时情况就不同了，溶液的表面张力不仅与温度有关，而且也与溶质的种类、溶液浓度有关。这是由于溶液中部分溶质分子进入到溶液表面，使表面层分子组成发生了改变，分子间引力起了变化，因此表面张力也随着改变，根据实验结果，加入溶质以后在表面张力发生改变的同时还发生溶液表面层的浓度与内部浓度有所差别，有些溶液表面层浓度大于溶液内部浓度，有些恰恰相反，这种现象称为溶液的表面吸附作用。 按吉布斯吸附等温式： c d d RT dc d RT c ln 1σσ?-=?- =Γ (9-1) 式中： Г：代表溶质在单位面积表面层中的吸附量(mol ·m -2) c ：代表平衡时溶液浓度(mol ·m -3) R ：气体常数(8.314J ·mol -1·K -1) T ：吸附时的温度(K)。 从(9-1)式可看出，在一定温度时，溶液表面吸附量与平衡时溶液浓度c 和表面张力随浓度变化率成正比关系。 当T d dc σ?? ???＜0时，Г＞0，表示溶液表面张力随浓度增加而降低，则溶液表面发生正吸附，此时溶液表面层浓度大于溶液内部浓度。 当T d dc σ?? ???＞0时，Г＜0，表示溶液表面张力随浓度增加而增加，则溶液表面发生负吸附，此时溶液表面层浓度小于溶液内部浓度。
引起溶剂表面张力显著降低的物质叫表面活性物质，被吸附的表面活性物质分子在界面层中的排列，决定于它在液层中的浓度。 如果吸附层是单分子层，随着表面活性物质的分子在界面上愈益紧密排列，则此界面的表面张力也就逐渐减小。如果在恒温下绘成曲线σ = f (c ) (表面张力等温线)，当c 增加时，σ在开始时显著下降，而后下降逐渐缓慢下来，以至σ的变化很小，这时σ的数值恒定为某一常数(见图9-1)。利用图解法进行计算十分方便，在σ-c 曲线上任意取一点a 作切线，即可得到该点所对应浓度c 的斜率 d dc σ（），代入式（9-1），可求得不同浓度时的吸附量。 图9-1 表面张力和浓度关系图 根据朗格谬尔(Langmuir)公式: 1kc kc ∞ Γ=Γ+ (9-2) Г∞为饱和吸附量，即表面被吸附物铺满一层分子时的Г， 11c kc c k k ∞∞∞ +==+ΓΓΓΓ (9-3) 以c /Г对c 作图，得一直线，该直线的斜率为1/Г∞。 由所求得的Г∞代入式 S 0=1/Г∞L (9-4) 可求被吸附分子的横截面积S 0 (L 为阿佛加得罗常数)。 测定溶液的表面张力有多种方法，较为常用的有最大泡压法和扭力天平法。本实验采用最大泡压法测定溶液的表面张力。其实验装置如图9-2所示。1为减压瓶，2为测定管，中间有一玻璃管３，其下端接有一段直径为０.２－０.５ｍｍ的毛细管。4为U 形压力计，内盛比重较小的水、酒精等作介质，以测定微压差。