李绍芃;陈晓童;吕刚
【摘 要】液体表面张力系数是表征表面张力大小的重要物理量，它的存在可以解释物质处于液态时所特有的许多现象。本文使用拉脱法测定不同浓度氯化钠( NaCl)溶液的表面张力系数，实验结果表明表面张力系数伴随NaCl浓度的增加而变大。%Liquid surface tension coefficient is an important physical quantity of surface tension,and the deter-mination by abruption. Experimental results show the surface tension coefficient becomes greater with the in-creases of NaCl ion concentration. 【期刊名称】《大学物理实验》 【年(卷),期】2016(029)001 【总页数】3页(P8-10)
【关键词】表面张力系数;NaCl;离子浓度;拉脱法 【作 者】李绍芃;陈晓童;吕刚
【作者单位】山东省泰安市第一中学，山东 泰安 271018;山东省泰安市第二中学，山东 泰安 271018;山东农业大学，山东 泰安 271018 【正文语种】中 文 【中图分类】O241.1 *通讯联系人
表面张力的存在形成了一系列日常生活中可以观察到的特殊现象，例如在池塘的水
面上小飞虫能轻易的漂浮其上并能自由行走，肥皂泡现象等。液体表面张力系数是表征表面张力大小的物理量[1-3]，是讨论液体表面现象、了解液体性质的重要物理参量。在医学工程、化学研究中有重要研究意义。测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是常用方法之一[4,5]。该方法的特点是用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，概念清楚。通过液体表面张力系数的测定，了解影响表面张力系数测定的因素，掌握拉脱法测定表面张力系数的原理和技术，观察不同浓度NaCl水溶液的表面张力，计算表面张力系数。
FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪，铝吊盘，铝吊环，砝码，镊子，量筒，培养皿，烧杯，搅拌棒，电子称，温度计，铁架台，蒸馏水，96%的NaCl分析纯度。 将一表面洁净的金属环缓缓浸入水中，使环底边保持水平，然后轻轻提起。当缓慢向上提拉金属环时，由于表面张力作用，金属环上挂有两层水膜，金属环附近的液面将呈现由两个水膜构成的同轴柱面。此时，表面张力f垂直向下，其大小与金属环的周长l成正比，故有 f=απ(d1+d2)
设金属环受到向上的拉力F、水的表面张力f、重力G，三力平衡时满足F=G+f。将金属环挂在力敏传感器的小钩上，并将电压调零，则力敏传感器传递的金属环的重量显示为G=0，此时f=0。当轻拉金属环至数字电压表读数最大时，测力计的拉力也达到最大值Fmax，此时，Fmax=απ(d1+d2)，若继续拉起金属环，水柱开始破裂，测力计读数先下降然后迅速减小。若力敏传感器拉力为F时，数字电压表的示数为U，则有B=U/F，式中，B表示力敏传感器的灵敏度，单位为mV‥N-1。当数字电压表显示值达到最大时，，表面张力系数
我们采用拉脱法对不同水样进行表面张力系数的测定。样品为超纯水以及离子浓度分别为1 mol/L，1.5 mol/L，2 mol/L，2.5 mol/L和3 mol/L的NaCl水溶液。在室温为26 ℃时，经过一系列测量，总结归纳了表面张力系数随浓度变化的具体
规律。
首先进行了力敏传感器灵敏度的测量，测量数据如表1所示。
令x=mg，y=U，通过线性拟合(如图1)，得到灵敏度为B=2630 mV·N-1，根据此灵敏度进行表面张力的测量；根据公式，
图2和图3分别是对第一次和第二次数据采集过程的拟合图，可以看出图2中的最大电压数值变化幅度较大，且由表2计算得到的NaCl溶液的表面张力系数可以看出，其数值随溶液浓度的变化规律不明显。于是我们逐个分析了可能影响实验结果的操作因素：(1)比如在拉起吊环时速度太快，导致仪器显示数值不稳定；(2)用手拧升降螺丝时一定要用力平稳，不能使玻璃器皿晃动。(3)尽量每次测量都使吊环的浸入深度一样，从而使水膜高度相同。改进了以上三点操作后，得到了表3的数据，并拟合出图3的过程曲线。发现计算出的NaCl溶液的表面张力系数确实规律明显，会伴随溶液浓度的增加而变大。
图4是两次测量得到的表面张力系数随溶液浓度增大的变化趋势图。当在纯溶液中加入杂质是体系的表面张力会发生相应的变化。当杂质为
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