陕西师范大学：《基础物理实验》课程教学课件（PPT讲稿）用毛细管升高法测液体的表面张力系数

用毛细管升高法测液体的表面张力系数[实验目的]0学习用毛细管升高法测液体的表面张力系数○熟悉读数显微镜的使用方法实验仪器oMS-1表面张力系数测定仪，玻璃毛细管（1粗1细），读数显微镜，蒸馏水，温度计实验原理1、表面张力：类似固体中的拉伸应力，存在于极薄表面层内，是液体表层内分子相互作用的宏观表现

用毛细管升高法测液体的表面张力系数 学习用毛细管升高法测液体的表面张力系数 熟悉读数显微镜的使用方法 [实验目的] [实验仪器]  MS-1表面张力系数测定仪，玻璃毛细管（1 粗1细），读数显微镜，蒸馏水，温度计 [实验原理] 1、表面张力：类似固体中的拉伸应力，存在 于极薄表面层内，是液体表层内分子相互作 用的宏观表现

测微鼓轮物镜上下移动旋钮调焦螺旋读数盘水平移动旋钮读数标尺目镜读数显微镜MS-1表面张力系数测定仪

目镜 物镜 调焦 螺旋 水平 移动 旋钮 测微鼓轮 上下移动旋钮 读数标尺 读数盘 MS-1表面张力系数测定仪 读数显微镜

实验表明：表面张力的大小正比于线段AB的长度f=α.lf αl-(N / m)表面张力系数：α=它与液体种类、纯度、温度等有关。+图3.2液体的表面张力

f  l f = l (N / m) l f  = 实验表明: 表面张力的大小正比于线段AB的长度。 表面张力系数： 它与液体种类、纯度、温度等有关。 f f

2、由表面张力解释如下液面现象：Po1.弯曲液面的附加压强空气平面液面：P液内=PoP.A水弯曲球面液面：由于表面张力f产生附加的压强P附，所以P液内≠ Po↓ PofP水附液内P附P0水凸面P液肉凹面

平面液面： P液内=P0 2、由表面张力解释如下液面现象: 空气 水 P0 P液内 弯曲球面液面： P0 水 P液内 由于表面张力f产生附加的压强P附,所以P液内  P0 P附 f f P0 P液内 水 P附 f f 凹面 凸面 1.弯曲液面的附加压强

球冠的表面张力：f=α(2πr)r=RsineAAS表面张力的水平分量相互抵消：Afsh = 0fs,= f, sin 00表面张力的垂直分量：fs, = f,sin = α(2πr)sin 0= α(2元R)sin 2 0球冠底面积：A= π(Rsin ) = πR? sin ? 2元Rα sin 22α1sy表面张力产生πR’ sin ?AR的附加压强：

R  f s r=Rsin O f sv = f s sin  sh f  A 球冠底面积： 2 A = (Rsin )   2 2 = R sin f sh = 0 表面张力的垂直分量: f sv = f s sin  =(2r)sin     2 = (2 R)sin 表面张力的水平分量相互抵消: f (2 r) 球冠的表面张力: s =       2 2 2 sin 2 sin R R A f sv =  R 2 表面张力产生 = 的附加压强:

PPoPtP:P凸面凹面fsyfsyAD0△A2αfsy-PP=P2αf.s0RAP-PP=0SRAP >P。P <P凸面：凹面:2α2αD0P. = PP=PCSORR

Pi  Po Pi  Po 0 2 = − o =  R Ps Pi P  0 2 = − o = −  R Ps Pi P  A R f P P P s v s i o 2 = −  = − = − 凸面 : 凹面 : A f P P sv o i  A = + f P P sv i o  = + A R f P P P s v s i o 2 =  = − = P0 Pi f PS f 凸面

3、毛细现象润湿管壁的液体在毛细管里升高，而不润湿管壁的液体在毛细管单降低的现象（由表面张力系数和接触角决定）3.1接触角：一0T附着层（即与固体接触的一薄层液体）内液体分子的运动主要受到两个力影响：附十f附：固体分子对液体分子的吸引力称内为附着力。树着层液体固体f丙：液体分子对液体分子的吸引力称为内聚力

3、毛细现象 润湿管壁的液体在毛细管里升高，而不润湿管壁的液体在 毛细管里降低的现象（由表面张力系数和接触角决定） 附着层(即与固体接触的一薄层液体)内 液体分子的运动主要受到两个力影响： f附：固体分子对液体分子的吸引力称 为附着力。 f內：液体分子对液体分子的吸引力称 为內聚力。 固 体 液 体 附 着 层 f附 f内 θ θ 3.1接触角：

浸湿现象:不浸湿现象：当f附>f肉时，当f附900fA附T1附内水水银玻璃水银水玻璃

浸湿现象： 当f附> f内时， 附着层扩展， 液体浸湿固体； 不浸湿现象： 当f附90  <90 0 0 水 玻璃 水 水银

3.2毛细现象：液体浸湿毛细管壁时，管内液面上升；液体不浸湿毛细管壁时，管内液面下降。液面上升的原因：PB< PAR.ar=Rcoso平衡时，P=PAC上2α0PP一ogr0RhPA= Poh= 2α=2αcos0PgrpgRA当日=90°时，为完全浸湿。（对于下降同样适用）

3.2毛细现象： 液体浸湿毛细管壁时，管内液面上升；液体不浸湿毛细 管壁时，管内液面下降 。 液面上升的原因: PB < PA 平衡时，PB = PA gR gr h     2 2 cos = = (当 =900时,为完全浸湿。) gh R PB P   = − + 2 0 PA = P0 (对于下降同样适用)

3.3 理论依据：h=_2pgrp液体密度，r毛细管半径，α表面张力系数，h管外液面到凹球面最低点的高度h-h =2α(1_l)=α= pgrir(h -h)pgrr2(ri-r)修正后的理论依据：修正hpgrir1α =32(ri-r2)[(h+r/3)

3.3 理论依据： r h 2 h gr    = 液体密度， 毛细管半径， 表面张力系数， 管外液面到凹球面最低点的高度 修正后的理论依据： 1 2 2 1 2 1 2 1 1 2 1 1 ( ) - ( ) 2( ) 2 gr r h h h r r r r h g     − −  = − = 修正h (h+r/3) 1 2 2 1 1 2 1 2 1 ( ) ( ) 2( ) 3 gr r h h r r r r     = − − −   −  