1、大连理工大学大物实验水外表张力系数的测定实验报告篇一：水外表张力系数的测定 实验报告大连理工大学大学物理实验报告院系材料学院专业材料物理班级0705 姓名童凌炜学号202367025实验台号实验时间2023年12月03日，第15周，星期三第5-6节实验名称水外表张力系数的测定教师评语实验目的与要求：1 理解外表张力现象。2 用拉脱法测定室温下水的外表张力系数。主要仪器设备：FD-NST-I型液体外表张力系数测定仪、砝码、镊子及其他相关玻璃器皿。实验原理和内容：分子间的引力和斥力同时存在，它们以及它们合力的大小随着分子间的距离的变化关系如以下图对液体外表张力的理解和解释：在液体和气体接触的外表有
2、一个薄膜，叫做外表层，其宏观上就好似是一张绷紧了的橡皮膜，存在沿着外表并使外表趋于收缩的应力，这种力称为外表张力。计算张力时可以做如下的假设：想象在外表层上有一条长度为L的分界线，那么界限两端的外表张力方向垂直于界限，大小正比于L，即f=L为液体外表张力系数。实验中，首先吊环是浸润在水中的，能够受到外表张力的拉力作用。 测定仪的吊环缓慢离开水面，将拉起一层水膜，并受到向下的拉力f拉。由于忽略水膜的重力和浮力，吊环一共受到三个力，即重力W、液面的拉力f拉、传感器的弹力FFf拉W试验中重力是常量，而与外表张力相关的拉力却随着水膜的拉伸而增大。水膜被拉断前瞬间的f拉，就是外表张力f。圆环拉起水膜与空
3、气接触有两个外表层，假设吊环的内、外直径分别为D1、D2,那么界限长度 L=D1+D2。根据界线思想定义的张力计算式得f=L，那么有FD1+D2水膜被拉断前传感器受力F1F1D1+D2+W在水膜拉断后传感器受力F2F2W由上面两式得水的外表张力系数的计算公式为F1F2(D1D2)步骤与操作方法：1力敏传感器的定标i. 开机预热10分钟。 ii. 将仪器调零后，改变砝码重量，再记录对应的电压值。得到U-G关系，完成传感器的定标。2水的外表张力及吊环内外径的测量 i. 测量吊环的内径D1和外径D2各测量4次取平均。 ii. 严格处理干净吊环。先用NaOH溶液洗净，再用清水冲洗干净。 iii. 在升
4、降台上安放好装有清水的干净玻璃皿，并挂上吊环，调节吊环水平此步重要，细微的水平位置偏差将导致结果出现误差。iv. 升高平台，当吊环下沿局部均浸入水中后，下降平台。观察环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象，记录吊环即将拉断液面前瞬间的电压表读数V1和拉断后的电压表读数V2该步骤重复8次。数据记录与处理： 以下为测量所得的直接数据 1 仪器的定标2 外表张力-电压的测量3 圆环的内外径结果与分析：一、张力仪的定标VaiVbi，Fmg，得到一下结果 从数据，令Vi设两者存在关系V=kF，使用LINEST函数直接对数据进行直线拟合，得到 k=3444.01203接下来使用MLS计算Uk：avg
5、V_all SUMFi=58.763SUMv =0.8978mv2Sv =0.358133547 0.003362SkSvF26.176473639iUk=Skxt7=6.176473639x2.36=14.57647779 修约后的Uk=1x10mV/N k的最终结果为(3.40.01)x103mV/N1得到V-F关系方程为V=3400xF二、拉力电压数据的处理 断膜瞬间电压V10.3220678172.36mVUv1b =0.1mVavgV1_all =96.0875mVSv1 t7 Uv1a Uv1SUMV1i =5.80875=Sv1xt7= 0.76008mV 0.76663mV0.
6、8mV 96.10.8修约后的Uv1 V1的最终结果为断膜后电压V2mVUv2b =0.1mVavgV2_all =45.825mVSv2 t7 Uv2a Uv2修约后的Uv2V2的最终结果为0.070072.36=Sv1xt7= 0.16538mV 0.19326mV0.2mV 45.80.2SUMV1i =0.275三、圆环内外径数据的处理 D1avg=34.81mm，D2avg=33.21mm UD1=UD2=0.02mm 得到内外径的最终结果为 四、水外表拉力系数的计算与处理 根据以上数据，代入计算公式得到22F1F2(D1D2)220.069251676Uv1Uv2Uk2UD1UD2
7、()0.000250345 又U(12)2(12)2修约后的U=0.0002得到张力系数最终结果为=(69.20.2)x10-3N/m讨论、建议与质疑：1 吊环刚刚接触水面时，电压读数会跃变至一个较大值，然后在慢慢变小。因为在刚刚接触水外表时，水和吊环产生了浸润的现象，在吊环壁产生了一圈水膜，此时即存在张力，表现为对吊环向下的拉力，所以吊环刚刚接触水面时，传感器所受拉力会突然变大。2 引起误差的原因会有一下几点：1.定标时砝码盘摇晃，会使传感器受到大于砝码盘含砝码重力的力的作用，这会导致 测得的电压值偏大，致使定标获得的k过大，导致最后求得的结果偏小；2.如果吊环不水平，那么会导致水面在下降过
8、程中，水膜并不是同时破裂，实际作用于吊环篇二：水的外表张力系数测定-实验数据处理与分析实验数据处理与分析I张力仪的定标由数据，令=1+22，= 得到以下结果：得到线性函数V=kF+b的函数解析式为V = 3616.69F-0.4006；即得到k=3616.69;b=-0.4006. 接下来计算；：2 7()=6=0()= =0+8=0.0472 )(1=6=2.3047x2.45=5.6465=6=0.0472x2.45=0.1156 修约后的=6mV/N；=0.1mV. 故k=(36176)mV/N；b=(-0.40.1)mV得出 V=(36176)F+(-0.40.1).II. 外表张力-
9、电压数据的处理断膜瞬间电压V：= 72 7()7=2.36=0.1mV= 2+2 =0.43mV修约后的=0.4mV 故V=(92.90.4)mV.断膜后电压：= 72 7=0()=0.07 7=2.36=0.1mV= 2+2=0.12mV 修约后的=0.1mV. 故=(41.70.1)mV.III. 圆环内外径数据的处理=34.90mm ; =33.20mm本次实验只测量一组数据，故=0.游标卡尺精确度为0.05mm，故=0.05mm. 故=(34.900.05)mm ; =(33.200.05)mm.IV. 水外表张力系数的计算与处理根据以上数据，代入计算公式得到 =( 1+2)22+24
10、4= +(+10N/m,修约为=610N/m. ) + )( 2+2得到水的外表张力系数=(6606)104N/m.讨论、建议与质疑I思考题 (见实验预习报告) II对本实验的体会与改良建议：本实验中最终要的测量步骤是测量吊环与水膜断开瞬间的电压值，由于是瞬时值，故对操作的要求很高。在实验中可以发现，当液面从最高点此时认为吊环已经浸润开始下降时，传感器的电压示数呈现如下的变化规律：一开始电压随液面的下降而上升，此时可以较快地旋转升降螺母使液面下降；电压上升到某一较大值后，将在一段时间内维持不变，此时说明水膜的拉力以到达最大值，应放慢螺母旋转的速度，使水面缓慢下降；之后电压将呈现下降的趋势，这时
11、说明水膜即将破裂，应极其缓慢地旋转螺母，保证液面平稳下降且不产生波纹，同时密切注意电压读数和水膜状态，一面观察水膜，一面逐个记忆读数，当水膜破裂瞬间得到的读数，即为所需的测量值。 做实验中发现: 吊环仪器的制作比拟粗糙，用于悬挂的金属丝长度不整且有较严重的扭曲，这些都不利于吊环的水平位置调节。因此建议对吊环仪器应当精密制作，使用三根等长的金属丝，拴在吊环中心对称且等高的三个孔上，并且上端在同一长度位置上拧成一股，这样可以保证静止悬挂时，吊环即处在根本符合标准的水平位置上。 吊环硬度缺乏导致长期实验致使圆环变形，原本的圆形变成不规那么图形，依旧用圆的直径计算其面积误差较大，建议使用硬度更大的材料制作。 局部设备工作台升降过程中严重晃动，对于水膜的破裂有较大的影响。篇三：大物实验液体外表张力系数的测量数据记录五、数据记录D13.310cmD23.496cm六、数据处理