蒸馏水表面张力实验原理值得了解
蒸馏水表面张力实验原理：
1.大气泡压力法测定表面张力：
其中，b是管端为毛细管的玻璃管，与液面相切。毛细管中大气压为p0。试管a中气压为p，当打开活塞e时，c中的水流出，体系压力p逐渐减小，逐渐把毛细管液面压至管口，形成气泡。当气泡在毛细管口逐渐长大时，其曲率半径逐渐变小，气泡达大时便会破裂。此时气泡的曲率半径小，即等于毛细管半径r，气泡承受的压力差也大△p=p0-p=2γ/r
此压力差可由压力计d读出，故γ =r△p/2
若用同一支毛细管测两种不同液体，其表面张力分别为γ1、γ2，压力计测得压力差分别为△p1、△p2则：
γ1/γ2=△p1/△p2
若其中一种液体的γ已知，例如水，则另一种液体的表面张力可由上式求得。
2．毛细管身升高法：
毛细管法测定表面张力仪器 毛细管表面张力示意图
当一根洁净的，无油脂的毛细管浸进液体，液体在毛细管内升高到h高度。在平衡时，毛细管中液柱重量与表面张力关系为：2πσrcosθ=πr2gdh
σ=gdhr/2cosθ （1）
如果液体对玻璃润湿，θ=0，cosθ=1（对于很多液体是这样情况），则：
σ=gdhr/2 （2）
式中σ为表面张力；g为重力加速度；d为液体密度；r为毛细管半径。
上式忽略了液体弯月面。如果弯月面很小，可以考虑为半球形，则体积应为：
πr3 -2/3 πr3 =1/3πr3
从（2）可得：σ=gdr/2（h+1/3r） （3）
更准确些，可假定弯月面为一椭圆球。（3）式应变为：
σ=gdhr/2（1+1/3（r/h）-0.1288（r/h）2+0.1312（r/h）3） （4）
3. 滴重法：
从图中可看出，当达到平衡时，从外半径为r的毛细管滴下的液体重量应等于毛细管周边乘以表面张力，即：mg=2πσr （5）
式中m为液滴质量；r为毛细管外半径；σ为表面张力；g为重力加速度。
事实上，滴下来的仅仅是液滴的一部分。因此（5）式中给出的液滴是理想液滴。经实验证明，滴下来的液滴大小是v/r3的函数，即由f（v/r3）所决定（其中v是液滴体积）。（5）式变为mg=2πσr f（v/r3） （6）
σ＝mg/(2πσf（v/r3）)=fmg/r (7)
式(7)中的f是校正因子。如果测得滴下液滴体积及毛细管外径，就可从表中查出校正因子f的数值。
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此压力差可由压力计d读出，故γ =r△p/2
若用同一支毛细管测两种不同液体，其表面张力分别为γ1、γ2，压力计测得压力差分别为△p1、△p2则：
γ1/γ2=△p1/△p2
若其中一种液体的γ已知，例如水，则另一种液体的表面张力可由上式求得。
2．毛细管身升高法：
毛细管法测定表面张力仪器 毛细管表面张力示意图
当一根洁净的，无油脂的毛细管浸进液体，液体在毛细管内升高到h高度。在平衡时，毛细管中液柱重量与表面张力关系为：2πσrcosθ=πr2gdh
σ=gdhr/2cosθ （1）
如果液体对玻璃润湿，θ=0，cosθ=1（对于很多液体是这样情况），则：
σ=gdhr/2 （2）
式中σ为表面张力；g为重力加速度；d为液体密度；r为毛细管半径。
上式忽略了液体弯月面。如果弯月面很小，可以考虑为半球形，则体积应为：
πr3 -2/3 πr3 =1/3πr3
从（2）可得：σ=gdr/2（h+1/3r） （3）
更准确些，可假定弯月面为一椭圆球。（3）式应变为：
σ=gdhr/2（1+1/3（r/h）-0.1288（r/h）2+0.1312（r/h）3） （4）
3. 滴重法：
从图中可看出，当达到平衡时，从外半径为r的毛细管滴下的液体重量应等于毛细管周边乘以表面张力，即：mg=2πσr （5）
式中m为液滴质量；r为毛细管外半径；σ为表面张力；g为重力加速度。
事实上，滴下来的仅仅是液滴的一部分。因此（5）式中给出的液滴是理想液滴。经实验证明，滴下来的液滴大小是v/r3的函数，即由f（v/r3）所决定（其中v是液滴体积）。（5）式变为mg=2πσr f（v/r3） （6）
σ＝mg/(2πσf（v/r3）)=fmg/r (7)
式(7)中的f是校正因子。如果测得滴下液滴体积及毛细管外径，就可从表中查出校正因子f的数值。
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