液体表面张力系数实验装置的设计与探讨

太原工业学院理学系 栗少杰 褚文杰 谢威威 陈媛媛 刘一辉 赵婷婷

测量液体表面张力系数是大学物理实验的基本项目之一，测量一般有拉脱法、液滴法。目前，很多高校都采用FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪，该仪器优点很多，但是仍存在一些不足[1][2]，影响测量的准确性。针对这些不足，本文设计了一种实验装置[3]（专利号ZL201820867042.9），并利用该装置对液体张力进行了测量。

1 仪器的设计

实验装置简图如图1所示，图2为吊盘内部结构图，图3为检测水平装置。

图1实验装置简图

图2吊盘内部结构图

图3检测水平装置

1.底座；2.吊环；3.固定架；4.吊绳；5.吊盘；6.绞线轴7.第一锁紧螺栓；8.套筒；9.横支架；10.副竖支架；11.齿轮12.调节旋钮；13.齿条结构；14.液体容器；15.电子天平16.三角形薄板；17.水准仪；18.透明罩；19.调平螺栓；20.温度计

2 仪器的操作与实验结果

（1）用游标卡尺测量得知金属吊环外径D1=3.496cm和内径D2=3.310cm，在液体容器内中放入待测液体纯净水将其放置于电子天平上。

（2）通过三线调节，利用水平仪调节吊环水平。

（3）转动调节旋钮，使吊环完全浸入待测液体中，将电子天平调0，反向旋转调节旋钮，使吊环缓慢上升，读出吊环上液膜刚拉断时的读数m值，记录数值。连续做5次，求平均值，张力值为F=mg。

（4）在表1中记录数据。

表1

（5）利用张力理论公式F=π(D1+D2）α，求解在温度t时的表面张力系数α=F/π(D1+D2）=68.32×10-3N/m。

本实验结果与同温度下纯净水表面张力系数的公认值相符，误差在3.82%左右。

3 结论

本文所描绘的测定仪巧妙运用电子天平避开力敏传感器定标的问题，运用三线调节和水准仪改进吊环装置，得到准确的实验数据，且实验重复性良好。