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蒸餾水表麵張力實驗原理值得了解
  • 發布日期:2020-10-13      瀏覽次數:237
    • 蒸餾水表麵張力實驗原理:
      1.最大氣泡壓力法測定表麵張力:   
      其中,B是管端為毛細管的玻璃管,與液麵相切。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,體係壓力P逐漸減小,逐漸把毛細管液麵壓至管口,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,氣泡達最大時便會破裂。此時氣泡的曲率半徑最小,即等於毛細管半徑r,氣泡承受的壓力差也最大△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,其表麵張力分別為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,則另一種液體的表麵張力可由上式求得。
      2.毛細管身升高法: 
      毛細管法測定表麵張力儀器        毛細管表麵張力示意圖
      當一根潔淨的,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麵張力關係為:2πσrcosθ=πr2gdh
      σ=gdhr/2cosθ                (1)
      如果液體對玻璃潤濕,θ=0,cosθ=1(對於很多液體是這樣情況),則:
      σ=gdhr/2                      (2)
      式中σ為表麵張力;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麵。如果彎月麵很小,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,可假定彎月麵為一橢圓球。(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於毛細管周邊乘以表麵張力,即:mg=2πσr         (5)
      式中m為液滴質量;r為毛細管外半徑;σ為表麵張力;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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