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液体表面张力系数测量公式的探讨

发布时间：2011-02-08 来源：文档文库

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第１６卷第３期　舍肥工业大学学报（自髂科学版）　Ｖｏ１．１６．№３　１９９３．９　ＪＯＵＲ￣ＡＬ　ＯＦ　ＨＥＦＥＩ　Ｉ　啦ＲＳｒｒＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｓｅｐｔ．１９９３　／—、　、　、ｕ　液体表面张力系数测量公式的探讨　任红　＼一　、　（＝）　７　／　攫蔓本文论述了藏胰重量　浮力、金属墼直径皿接触角对液体表面张力摹散的影响．并在此基础上摄　出了肇正公式．　关量词　壅匦塞　蔓墼；翌星坌　；系统误差　分姿号　０３５１．】　坡磷　拉脱法是测量液体表面张力系数最常用的方法，其测量公式为：　：．１Ｖ，ｒ￣．：墼二　ｍ　２Ｌ　２Ｌ　本文就此公式是否合理．以及测量产生的系统误差进行讨论．　如图１所示，把ｎ形金属丝提／ｋ液体慢慢地向上拉出，其周边将带起～部分液膜．在液　膜即将破裂之前，把ｎ形丝和液膜作为一个整体．竖直方向上的各种力达到平衡。　Ｆ＋Ｗ—ｒａｇ—ｍ　ｇ一．细ｓＯ＝０　｛＝。Ｆ－ｒａ（ｔ－ｍ＇ｇ＋ＷｏｏｓＯ　其中：ｆ是表面张力，日是接触角，ｆ是向上的拉　力，ｍｇ是ｎ形丝的重量，ｍ　是掖膜丝重量，　是ｎ形丝在渡面下的部分所受的浮力。　设ｎ形丝的直径为ｄ．长度为Ｌ高度为ａ，液　膜高度为ｈ（见图２）．且液体密度为Ｐ，重力加速　度为　则液体表面张力系数的严格测量公式　为：　（Ｆ－ｍ　ｇ）－Ｌｄ；———　—丽ｈ￣＋２（ａ　－ｈ——一　（）ｚ垒Ｐ２（３）Ｊ　（３）式中，如忽略浮力和液膜重量的影响．并　认为ｄ《＜Ｌ，ｇｅ≈　，从而得到近似公式　收辘日期：１９９３一∞一０１　圉　２　
第　期　任红：液体表面张力系数测量公式的探讨　Ｊ２７　‰　Ｆ－ｍｇ　（４）　笔者认为，上述诸多被忽咯因素中有些对测量结果造成的误差非常之大，采用（４）式进　行测量不符合实际情况．由系统误差传递公式（３），（４）两式之间的相对误差为：　—垒曼：—（Ｆ－ｒａｇ）－ＣＦ－ｍ—９）－ｍ＇ｏ＋Ｗ￣‰　Ｆ—ｍ９　一　墨＝　［墨±　２Ｌ　一—ｍｓＯｏ－ｍｓＯ　—ｏｏｓＯｏ　ｎ２（ａ－ｈ）：　一——Ｆ—ｍｏ　Ｆ—Ｗ　ｆ　Ｐ９旦一Ｌ　一　兰堕　１　实验中，有一组测量数据为：　Ｌ＝Ｏ．０４ｍ，ｈ＝０．Ｏ０５ｒａ，　ｄ＝Ｏ．Ｏ００３ｍ，　，一ｍ　＝５６０ｘ１０一　。　ａ＝Ｏ．０１５ｍ，　Ｐ＝１×ｌＯ　细　，　＝９．８ｍ　：，　现利用这组数据分别讨论（４）式中各项对测量造成的误差大小　１）液膜重量造成的误差　Ｌｄｈ０ｏ——Ｆ０５ｘ１　ｘ１０３ｘ９８０４￣０．０００３ｘ０．０＝０．．———ｍ０＇　５６０×１０　＝１］％　‘　此误差很大，且测量值大于真值，说明液膜重量不客忽略　如暂不考虑浮力的影响，则　弹簧的伸长量△Ｓ＝Ｓ一品应是在表面张力和液膜重量共同作用下的结果，而不能错误的认　为仅是在表面张力作用下的伸长量。　２）浮力造成的误差　２（ａ－协等　一２　（０．０１５—０．ｏ０５）×３．１４×—０．—００．０＿３．×１２×１口×９．８　　Ｆ—ｍ目　５６０×１０一　＝一Ｏ＿３％　可见浮力严生的误差根小，因此可以忽略。　３）用Ｌ代替Ｌ＋ｄ产生的误差　～　ｄ＝一　０．０　００３—－。．８％　由此近似产生的误差锟小．ｄ也可以忽略．　４）接触角０产生的误差　若蒗面与订形丝表面的接触角Ｄ≠０。，则∞ｓ口　ｌ，由此对测量结果造成的误差为：　Ａ￣ｏｓ０～——￣ｏｓ０ｏ－ｏ３ｓＯ：一————ｃｏｓＯｏ　ｅｏｓＯ￣　。∞ｓ日一ｌ　’　当９：１０　时，一　∞Ｓｆ　：一ｉ．５９　ｃｏ　ｓ００＝２　时．一—Ａ：一６％　—∞Ｓ　．　｛　！！一一～一　
１２８　舍肥工业大学学报ｒ自然科学版）　１９９３年第ｊ６卷（３）　ｓ　吼一盖一Ｈ％　这样在日＞ｌ　后误差还是相当大的，且测量值小于真值。　在现行的各种教材中，对接艟角给测量带来的影响说法不一，主要有阱下二种观点。　（１）一种观点说：当缓缓拉出几形丝时．接触角　逐渐减小而趋向于零。我认为这样的　说法是错误的。为了说明决定接触角的匿素．来分析一下图３中虚线截如的三角形小渍块　的平衡条件（对于液体澜湿固体情况）　设　是固体给小液块的力，Ｃ是作用在小浓块ｌｊｆＩ着　层中的液体沿固体表面展延的压力．丁是作用在小液块表面层中的张力，如忽略重力，则有　●　Ｋ（Ｓ￣－Ｓｏ）－Ｌｄｈｐ９‘　囝　４　
第３期　柽红：液体表面张力系数剥量公式的探讨　ｊ２９　参考文献　Ｉ　北京大学．昔通物理学（分子翩理学和热力学部分）＾黯教育出版杜．１９７ｇ　２华中工学琬－天津大学．上海变通大学．物理实验．高荨教育出版社＋１９８１　３　伦敦工学院．２００十物理实验科学技术文献出版社．１９８４　４音肥工业大学．大学物理实骀　西北工业大学出版社，１９８９　、　（本文责任编辑宋权）　ＡＰＰＲＯＡＣＨＩＮＧ　ＴＨＥ　ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ　Ｆｌ０Ｒ　『Ｉ　Ａ　ＯＦ　ＬＩＱＵＩＤ　ＳＵＲＦＡＣＥ　１即　ＩＯＮ　ＣＯ踟Ｒｅｎ　Ｂｏｎａ　ＣＩＩ三ＮＴ　Ａｌ￣ｌｒａｅｔ　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃａｌ　ｈａｓ　ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ　ｔｈｅ　ａｆｆｅＯｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｌｉｑｕｉｄ　Ｓｕｌ＇ｆａｅｃ　ｔｅｎｓｉｏｎ　．ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｓ血ｅ　ｗｅｉｇｈｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｉｑｕｉｄ　ｍｅｎｂｒａｎｅｔｈｅ　ｂｎｏｙａｎｅｙ　ｔｈｅ　ｄｍ，，　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｔａｌ　ｆｔｈｍｍｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔａｃｔ　ａｎｇｌｅ　Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈａｔｔｈｅ　ｏｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｈａｓ　ｂ。ｅ丑ｐｕｔ　ｆｏｒｗ－ｄ．ｒｄ　ｗｏｒｄｓ　Ｓｕｒｆａｃｅ　ｔｅｎｓｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔＭｅａｓｕｒｉｎｇ　ｆｏｒｍｕｌａ，Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ　ｅＦ￣Ｏｌ＂　．

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