实验2.4　毛细管法测量液体表面张力系数

实验2.4　毛细管法测量液体表面张力系数

实验目的

1.学会用毛细管法测定液体的表面张力系数；

2.了解读数显微镜的构造并掌握其使用方法。

实验器材

读数显微镜、玻璃毛细管、玻璃皿、钢板尺、蒸馏水。

实验原理

毛细管插入液体中，则管内外液面的高度就不同。若液体浸润管壁，管内液面升高，反之，则液面下降，这就是毛细现象。

如图2-10所示，毛细管内液面呈弯曲状，以abc表示。液面内外存有一定的压强差，称为附加压强，其值为

图2-10　毛细现象

式中：r为弯曲液面曲率半径，α为液体的表面张力系数。

附加压强使液体在毛细管中呈现上升现象，对于毛细管在完全浸湿的情况下，弯曲液面半径r就等于毛细管半径R，若由管中上升的液柱所产生的压强与附加压强达平衡时，则有

式中：ρ是液体的密度，h是液体的高度，g是重力加速度，D是毛细管的内径。

因此，若知道了液体的密度ρ，并通过实验测出D，h值后，就可由（2-6）式计算出液体的表面张力系数。上述测α的方法叫作毛细管法。(https://www.daowen.com)

毛细管的内径是通过读数显微镜测出的。读数显微镜是一种测量微小长度的仪器，它由一个低倍的显微镜筒和一个有游标读数装置的导轨底架组成。当转动手轮时，显微镜筒便沿着导轨向上或向下移动，移动的距离可以从游标装置所不同的始末位置之差求出，读数方法同游标卡尺。

显微镜筒内装有目镜、十字叉丝和物镜。使用时先伸缩目镜筒，使之看清十字叉丝，再前后移动显微镜筒，改变物镜到待测物之间的距离，使之看清待测物，最后进行长度测量、读数。

实验步骤

1.洗净毛细管

将毛细管的一端依次浸入硝酸、蒸馏水、苛性碱溶液中，然后放入水中，每次都用滤纸将毛细管端面的溶液抹去。

2.测毛细管的内径

图2-11　毛细管内径测量示意图

将毛细管置于读数显微镜下，从各个不同的方向对每支毛细管进行测量。如图2-11所示，先旋动读数手轮，使视场中十字叉丝的水平丝与圆孔的一边相切，从游标上得到读数s1，然后再旋动手轮，使竖直丝与圆孔另一边相切，又得一读数s2，则两读数之差即为毛细管的内径D，共测4次并计算其平均值。

3.操作

将毛细管垂直插入盛有蒸馏水的玻璃皿中，把毛细管在水内上下移动数次，使管壁润湿，然后竖立放入水中，测毛细管中液柱的高度。将毛细管置于读数显微镜下，先旋动读数手轮，使视场中十字叉丝的水平丝与管内液面相切，从游标上得到读数L1，然后再旋动手轮，使水平丝与管外液面相切，又得一读数L2，则两读数之差即为毛细管中液柱的高度h，共测4次并计算其平均值。

4.算出表面张力系数α。

表2-11　数据记录与处理