Z大汽泡法測(cè)試表面張力詳細(xì)步驟

處于液體表面的分子，由于受到不平衡的力的作用而具有表面張力。它的定義是在表面上垂直作用于單位長(zhǎng)度上使表面積收縮的力，它的單位是mN·m－1。

表面張力的測(cè)定方法很多，本實(shí)驗(yàn)采用大氣泡壓力法．圖1是大氣泡壓力法測(cè)表面張力的裝置示意圖．將毛細(xì)管的端面與液面相切，液面即沿毛細(xì)管上升，打開抽氣瓶的活塞，讓水緩慢地滴下，使毛細(xì)管內(nèi)溶液受到的壓力比樣品管中液面上來得大．當(dāng)此壓力差在毛細(xì)管端面上產(chǎn)生的作用力稍大于毛細(xì)管口液體的表面張力時(shí)，毛細(xì)管口的氣泡即被壓出，壓差的大值可以從數(shù)字壓力計(jì)上讀出。

氣泡從毛細(xì)管口壓出時(shí)受到的壓力為ΔP， ΔP=gΔh I—8.5

式中：Δh——壓力計(jì)兩臂的讀值差;

        g——重力加速度；

   ρ——壓力計(jì)內(nèi)液體的密度，

同時(shí)根據(jù)附加壓力計(jì)算公式 ΔP= I—8.6

式中：σ——表面張力；

 r ——毛細(xì)管半徑，

所以

整理得 I—8.7

對(duì)于同一支毛細(xì)管來說，式中K值為一常數(shù)，稱為毛細(xì)管常數(shù)，因此只要用表面張力已知的液體為標(biāo)準(zhǔn)．即可求得其它液體的表面張力．（本實(shí)驗(yàn)是用20℃σ水=72.75×10-3N/m）

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1儀器與試劑

  大氣泡壓力法表面張力測(cè)定儀一套，超級(jí)恒溫水浴一臺(tái)，乙醇（AR.），環(huán)乙烷（AR.） 

毛細(xì)管升高法測(cè)表面張力裝置一套，拉片法測(cè)定表面張力裝置一套。

2.2實(shí)驗(yàn)步驟

2.2.1儀器常數(shù)測(cè)定   

    （1）超級(jí)恒溫水浴外循環(huán)水管與樣品管夾套相連，控制溫度為20℃．

    （2）洗凈表面張力儀的各個(gè)部件，按圖裝好，樣品管內(nèi)裝入蒸餾水，通過液面調(diào)節(jié)閥            使樣品管的液面正好與毛細(xì)管端面相切．安裝時(shí)注意毛細(xì)管務(wù)必與液面相垂直．

    （3）測(cè)定開始時(shí)，打開滴液漏斗活塞進(jìn)行緩慢抽氣，使氣泡從毛細(xì)管口逸出，調(diào)節(jié)氣泡逸出速度以5～10秒一個(gè)為宜，讀出壓力計(jì)示數(shù)，重復(fù)讀三次，取其平均值．

2.2.2待測(cè)樣品表面張力的測(cè)定

 （1）加入適量的樣品于樣品管中，用吸耳球打氣的辦法用待測(cè)樣品洗毛細(xì)管使毛細(xì)管中溶液與樣品管中的濃度一致．

 （2）按測(cè)定儀器常數(shù)時(shí)的操作步驟，分別測(cè)定乙醇溶液和環(huán)乙烷的ΔP值．

2.2.3

     實(shí)驗(yàn)完后關(guān)閉超級(jí)恒溫水浴，用蒸餾水洗凈儀器，樣品管中裝好蒸餾水．并將毛細(xì)管浸入水中保存．

2.3數(shù)據(jù)記錄和處理：

2.3.1  大氣泡壓力法測(cè)定表面張力數(shù)據(jù)處理：

實(shí)驗(yàn)在20℃的超級(jí)恒溫水浴進(jìn)行：

根據(jù)1-8.7式：

由于水的表面張力已知：

表面張力系數(shù)T=72.75×10-3N·m-1

T乙醇 ＝P均（乙醇）/P均（水）*T＝27.46×10-3N·m-1

T正丁醇＝P均（正丁醇）/P均（水）*T＝25.07×10-3N·m-1

2.3.1 毛細(xì)管升高法

查表得到水在20℃下

表面張力系數(shù)T=72.75×10-3N·m-1

密度ρ=0.99823×103kg·m-3

        重力加速度g=9.81m·s-2

根據(jù)式:

T=0.5ρgr（h1+r/3） 

查表得到乙醇在20℃的密度ρ=0.78945×103kg·m-3

乙醇在20℃的表面張力系數(shù)T=21.50×10-3N·m-1

正丁醇在℃的密度ρ=0.81090×103kg·m-3

得到正丁醇在20℃的表面張力系數(shù)T=17.68×10-3N·m-1

2.3.3拉片法

     所用的片面積：3.42cm*1.40cm

3.結(jié)果與討論

3.1 乙醇的表面張力系數(shù)理論值T=22.32×10-3N·m-1，正丁醇的表面張力系數(shù)T=24.60×10-3N·m-1，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，大氣泡壓力法測(cè)定的表面張力與文獻(xiàn)值有比較大的差距。造成的原因可能有毛細(xì)管沒有與液面相切，放置時(shí)沒有垂直液面，導(dǎo)致形成的氣泡壓力不穩(wěn)定無法穩(wěn)定測(cè)量。另外實(shí)驗(yàn)測(cè)試的數(shù)據(jù)只有一組，偶然性質(zhì)太大，沒有更多的數(shù)據(jù)來進(jìn)行對(duì)比，令我們無法判斷實(shí)驗(yàn)是否正常進(jìn)行。

3.2 毛細(xì)管升高法測(cè)量法的理論上的精度比較高，但在本次實(shí)驗(yàn)并未表現(xiàn)其性。主要原因是沒有讀取毛細(xì)管升高高度的相應(yīng)的儀器，導(dǎo)致人為的讀數(shù)誤差極大的影響了測(cè)量值。

3.3 拉片法測(cè)量值是符合理論值，但是實(shí)驗(yàn)的偶然性太大，個(gè)人的操作好壞直接影響測(cè)量值，實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性差。

3.4 實(shí)驗(yàn)中為了更好的進(jìn)行比較忽略了溫度的影響，統(tǒng)一使用20攝氏度下的物質(zhì)各項(xiàng)數(shù)值，可能與實(shí)驗(yàn)的實(shí)測(cè)值有一定的偏差。

4.參考文獻(xiàn)

[1][蘇]N C 拉甫羅夫主編.膠體化學(xué)實(shí)驗(yàn).趙振國(guó)譯，徐克敏校.北京:高等教育出版社，1992.19~20

[2]清華大學(xué)化學(xué)系物理化學(xué)編寫組.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn).北京:清華大學(xué)出版社，1991.287

[3]武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院編.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn).武漢大學(xué)出版社,2002

[4]汪存信,宋昭華,屈松生.物理化學(xué).武漢大學(xué)出版社,1997