南京南大萬(wàn)和科技有限公司
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閱讀：396發(fā)布時(shí)間：2022-8-31
產(chǎn)品型號：DMPY-2C 產(chǎn)品編號：DMPY-2C | |
| 產(chǎn)品詳細介紹： | |
表面張力的測定 一、實(shí)驗原理： 1.氣泡壓力法測定表面張力（裝置如下圖所示）：
其中，毛細管的玻璃管，與液面相切。毛細管中大氣壓為P0。試管中氣壓為P，當打開(kāi)活塞時(shí)，水流出，體系壓力P逐漸減小，逐漸把毛細管液面壓至管口，形成氣泡。當氣泡在毛細管口逐漸長(cháng)大時(shí)，其曲率半徑逐漸變小，氣泡達時(shí)便會(huì )破裂。此時(shí)氣泡的曲率半徑最小，即等于毛細管半徑r，氣泡承受的壓力差也△P=P0-P=2γ/r 此壓力差可由壓力計D讀出，故γ =r△P/2 若用同一支毛細管測兩種不同液體，其表面張力分別為γ1、γ2，壓力計測得壓力差分別為△P1、△P2則： γ1/γ2=△P1/△P2 若其中一種液體的γ已知，例如水，則另一種液體的表面張力可由上式求得。 2．毛細管身升高法（裝置如下圖所示）： 毛細管法測定表面張力儀器 毛細管表面張力示意圖 當一根潔凈的，無(wú)油脂的毛細管浸進(jìn)液體，液體在毛細管內升高到h高度。在平衡時(shí)，毛細管中液柱重量與表面張力關(guān)系為：2πσrcosθ=πr2gdh σ=gdhr/2cosθ （1） 如果液體對玻璃潤濕，θ=0，cosθ=1（對于很多液體是這樣情況），則： σ=gdhr/2 （2） 式中σ為表面張力；g為重力加速度；d為液體密度；r為毛細管半徑。 上式忽略了液體彎月面。如果彎月面很小，可以考慮為半球形，則體積應為： πr3 -2/3 πr3 =1/3πr3 從（2）可得：σ=gdr/2（h+1/3r） （3） 更精確些，可假定彎月面為一橢圓球。（3）式應變?yōu)椋?/span> σ=gdhr/2（1+1/3（r/h）-0.1288（r/h）2+0.1312（r/h）3） （4） 3. 滴重法（裝置如右圖所示）： 從圖中可看出，當達到平衡時(shí)，從外半徑為r的毛細管滴下的液體重量應等于毛細管周邊乘以表面張力，即：mg=2πσr （5） 式中m為液滴質(zhì)量；r為毛細管外半徑；σ為表面張力；g為重力加速度。 事實(shí)上，滴下來(lái)的僅僅是液滴的一部分。因此（5）式中給出的液滴是理想液滴。經(jīng)實(shí)驗證明，滴下來(lái)的液滴大小是v/r3的函數，即由f（v/r3）所決定（其中v是液滴體積）。（5）式變?yōu)閙g=2πσr f（v/r3） （6） σ＝mg/(2πσf（v/r3）)=Fmg/r (7) 式(7)中的F是校正因子。如果測得滴下液滴體積及毛細管外徑，就可從表中查出校正因子F的數值。 二、儀器和試劑：詳見(jiàn) /product_view.asp?id=73 配置：DMPY-2C 型氣泡法表面張力測定教學(xué)試驗儀，表面張力專(zhuān)用玻璃，HK-2A型超級恒溫水浴，電腦，打印機，配套使用南京大學(xué)應用物理研究所表面張力測定軟件。表面張力測定裝置一套；恒溫水槽一套；洗耳球一個(gè)；5ｍL、2ｍL移液管各一支；8個(gè)25ｍL容量瓶；無(wú)水乙醇，正丁醇，環(huán)己烷。約25厘米長(cháng)、0.2毫米直徑的毛細管；讀數顯微鏡；小試管；250C恒溫槽。毛細管（末端磨平）；稱(chēng)量瓶。 技術(shù)參數：量程：-10kPa- +10 kPa，分辨率：1 Pa ，精確度：0.1% 三、實(shí)驗步驟： （一）氣泡壓力法 1、 將恒溫水槽溫度調至（25±0.1）℃ 。 2、 在已洗凈的表面張力測定管中裝入適量的蒸餾水，使毛細管口與液面恰好相切，注意使測定裝置垂直放置。放入恒溫水槽中約5-8min，然后將其接入系統，檢驗系統不漏氣，膠管內不得有水。將滴液漏斗內裝滿(mǎn)水，打開(kāi)活塞，水慢慢滴出，使體系減壓。當減至一定程度，即有氣泡逸出，使氣泡形成的時(shí)間不少于5秒。當氣泡剛好脫離管口的瞬間，讀取數字壓力計顯示的值，連續測三次，取其平均值。 3、 用同樣的方法測定無(wú)水乙醇，正丁醇，環(huán)己烷的表面張力。每次更換溶液時(shí)都要用待測液洗滌包細管內壁及試管2-3次。注意保護毛細管口，不要碰損。 （二）毛細管升高法： 將毛細管洗凈、干燥，于小試管中傾入被測液，按圖裝好，置于恒溫槽中恒溫。通過(guò)X管慢慢地將空氣吹入試管中，待毛細管中液體升高后，停止吹氣并使試管內外壓力相等。待液體回到平衡位置，用度數顯微鏡測量其高度h。測定完畢后從X管吸氣，降低毛細管內液面，停止吸氣并使管內外壓力相等，恢復到平衡位置測量高度。如果毛細管潔凈，則兩次測量的高度應相等，否則應清洗毛細管。 高度h測定后，可用下述兩個(gè)方法測定毛細管半徑：（a）用已知表面張力的液體測定毛細管升高h。然后利用（2）或（3）、(4)式計算出毛細管半徑r。（b）于毛細管中充滿(mǎn)干凈的汞，測定毛細管中不同長(cháng)度下汞的重量。根據該長(cháng)度下汞重量數據及汞的密度可以算出該段毛細管的平均半徑。 （三）滴重法： 按圖裝好儀器，把待測液體充滿(mǎn)毛細管，并調節液位使液滴按一定時(shí)間間隔滴下。在保證液滴不受震動(dòng)的條件下用稱(chēng)量瓶搜集25—30滴稱(chēng)重（對揮發(fā)性液體把滴下的液體加以冷卻）。用顯微鏡測量毛細管的外徑。 從液滴重量及液體密度計算滴下液滴體積。然后求出v/r3數值，從表中查出校正因子F數值。根據（7）式求出表面張力。 四、注意事項： 1、 打開(kāi)滴液漏斗的活塞時(shí)要求使氣泡盡可能慢的鼓出。 2、 毛細管要求出泡均勻，內徑不可太粗，否則誤差太大。毛細管頭部必須平整光滑，不沾油污，以免出泡不均勻。 3、 測定表面活性劑溶液時(shí)，溶液要沿管壁慢慢加入，防止大量氣泡。測定時(shí)也應放掉一些氣泡后，才讀出壓力差，不能讓泡沫在液面上過(guò)多堆積影響溶液和形成的壓力差。 4、 儀器系統不能漏氣。 5、 毛細管必須干凈，保持垂直，其管口剛好與液面相切．每次測量前用待測液洗滌毛細管，保持毛細管與樣品管所測液濃度一致。 6、 讀取壓力計的壓差時(shí)，應取氣泡單個(gè)逸出時(shí)的壓力差。 7、 用吸耳球洗毛細管時(shí)，要打開(kāi)活塞。 五、數據處理： 1、 查出實(shí)驗溫度下水的表面張力，求出各溶液濃度的表面張力值并列出實(shí)驗數據(如下表):實(shí)驗溫度t＝25.0oC,其對應的蒸餾水的表面張力為: σ=71.97×10-3N/m (1) 氣泡壓力法
2、毛細管升高法：彎月面很小，可以考慮為半球形，則體積應為： πr3 -2/3 πr3 =1/3πr3 可得：σ=gdr/2（h+1/3r） 其中 g=9.8N/Kg 由水(密度d=1000Kg/m3)的表面張力計算r,可得r=0.08263cm
3. 滴重法: mg=2πσr 可得r=mg/(2πσ) 由水的表面張力可得r=0.08501cm 六、實(shí)驗結論（如上面的表格所示） 七、討論要點(diǎn)——產(chǎn)生誤差的原因 <一>、氣泡壓力法： 實(shí)驗結果表明，運用單一毛細管插入液面以下一定深度進(jìn)行溶液表面張力測定，它既能夠克 服氣泡逸出不穩定，難以調節毛細管端面正好與液面相切的缺點(diǎn)，又能保證實(shí)驗結果的準確性．具有操作簡(jiǎn)單、快速、準確度高等優(yōu)點(diǎn)．對于物質(zhì)不同溫度下的表面張力數據的準確獲得，具有較好的推廣應用價(jià)值．此外，還可通過(guò)某溶液兩溫度時(shí)的表面張力，測定另一溫度時(shí)溶液的密度 1． 結合本實(shí)驗的結果，討論產(chǎn)生誤差的原因． 本實(shí)驗產(chǎn)生誤差的原因主要有以下幾個(gè)方面 （1） 垂直相切沒(méi)調好 （2） 讀高度差時(shí)誤差較大 2． 本實(shí)驗在測定折射率時(shí)，如不恒溫，對實(shí)驗結果有何影響? 因折射率與溫度有關(guān)，所以如果不恒溫將使得測量不準確。 3． 本實(shí)驗裝置及實(shí)驗步驟還需如何改進(jìn)，提出你的看法。 應有自動(dòng)壓力計來(lái)讀取壓力，同時(shí)采用計算機程序處理數據。 <二>毛細管升高法： 毛細管插入深度對氣泡壓力的影響：從測試結果看,不同的h對應不同的靜壓力。結果表明：表面張力的大小與毛細管插入深度有關(guān)。溫度對表面張力的影響：溫度升高，表面張力一般會(huì )下降。 實(shí)驗結果表明，運用單一毛細管插入液面以下一定深度進(jìn)行溶液表面張力測定，它既能夠克服氣泡逸出不穩定，難以調節毛細管端面正好與液面相切的缺點(diǎn)，又能保證實(shí)驗結果的準確性．具有操作簡(jiǎn)單、快速、準確度高等優(yōu)點(diǎn)．對于物質(zhì) 不同溫度下的表面張力數據的準確獲得，具有較好的推廣應用價(jià)值．此外，還可通過(guò)某溶液兩溫度時(shí)的表面張力，測定另一溫度時(shí)溶液的密度 1．毛細管放置是否豎直及干凈程度對實(shí)驗會(huì )帶來(lái)誤差 2．讀數誤差大 <三>滴重法： 1．每次滴下的液滴不是一整滴，而是液滴的一部分，由此帶來(lái)很大的誤差 2．不同種類(lèi)液體的液滴揮發(fā)程度不同，從而對質(zhì)量的測定帶來(lái)誤差， 八、參考文獻： 南京大學(xué)出版社：物理化學(xué)實(shí)驗 復旦大學(xué)物化教學(xué)實(shí)驗 山東大學(xué)物化教學(xué)實(shí)驗 南京南大萬(wàn)和科技有限公司網(wǎng)站 | |
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