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蒸餾水表面張力實驗原理值得了解

發布日期:2020-10-13        訪問次數:4254

蒸餾水表面張力實驗原理:
1.大氣泡壓力法測定表面張力:   
其中,B是管端為毛細管的玻璃管,與液面相切。毛細管中大氣壓為P0。試管A中氣壓為P,當打開活塞E時,C中的水流出,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大時,其曲率半徑逐漸變小,氣泡達大時便會破裂。此時氣泡的曲率半徑小,即等于毛細管半徑r,氣泡承受的壓力差也大△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: 
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,無油脂的毛細管浸進液體,液體在毛細管內升高到h高度。在平衡時,毛細管中液柱重量與表面張力關系為: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)
更準確些,可假定彎月面為一橢圓球。(3)式應變為:
σ=gdhr/2(1+1/3(r/h)-0.1288(r/h)2+0.1312(r/h)3)   (4)
3. 滴重法: 
從圖中可看出,當達到平衡時,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為液滴質量;r為毛細管外半徑;σ為表面張力;g為重力加速度。
事實上,滴下來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。經實驗證明,滴下來的液滴大小是v/r3的函數,即由f(v/r3)所決定(其中v是液滴體積)。(5)式變為mg=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。

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