蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系的研究.doc
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1、楚雄师范学院物理学(师范)本科毕业论文楚 雄 师 范 学 院本 科 生 毕 业 论 文题 目: 蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系的研究系 (院): 物 电 系 专 业: 物 理 学(师范) 学 号: 20091041206 学生姓名: 张俊伟 指导教师: 颜茜 职称: 副教授 论文字数: 4516 完成日期: 2013 年 5 月教 务 处 印 制II楚雄师范学院物电系毕业论文原创性声明本人郑重声明:呈交的毕业论文“蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系的研究”,是由本人在指导教师的指导下进行研究工作所取得的成果除了文中已经引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已发表或撰写过的研究成果对本
2、论文的研究所做出帮助的个人和集体,已在论文中作了的说明并表达了谢意。本声明的法律责任由本人承担 毕业论文作者签名: 日期:2013年5月6日目 录 摘要I关键词IAbstact IIKeywordsII 1引言12实验原理121液体表面张力系数的含义122毛细管法测定液体表面张力系数的原理23实验部分431实验装置与方法432实验步骤533实验数据及计算634数据绘图分析84结束语9参考文献9致谢1010蒸馏水表面张力系数随温度变化关系的研究摘要:本文对蒸馏水表面张力系数随温度变化的关系进行了研究,具体是利用恒温装置控制蒸馏水处于一定温度下,采用毛细管上升法测量了不同温度下蒸馏水的表面张力系数
3、,得到了蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系曲线,实验结果表明,在所测量的温度范围(30-90)内,蒸馏水的表面张力系数与温度之间近似呈线性关系针对实际情况实验中还对毛细管上升法测量液体表面张力系数的方法做了两点改进。关键词:液体表面张力系数 毛细现象 毛细管上升法 恒温水浴加热锅 Study on the relationship between the liquid surface tension coefficient varies with temperatureAbstract: This paper studied the relationship between the d提示:%
4、s以后的内容没有被翻译,单次翻译最多1000字努力翻译中,请稍后d istilled water surface tension coefficient with the temperature change, concrete is in certain temperature thermostat control with distilled water, the capillary rise method measuring the coefficient of surface tension of distilled water at different temperature cur
5、ves of distilled water, surface tension coefficient and temperature were obtained, the experimental results show that, in the the measured temperature range (30-90 ), between the coefficient of surface tension of distilled water and the temperature is approximately linear relationship. According to
6、the actual situation in the experiment method of capillary rise method for measuring the liquid surface tension coefficient have been improved.Keywords: The liquid surface tension coefficient; Capillary phenomenon; Capillary rise method; Constant temperature water bath heating pot 液体表面张力系数随温度变化关系的研究
7、1 引言液体的表面存在张力,表面张力系数是表征液体性质的一个重要参数,在表面物理、表面化学、医学等领域中具有重要的意义,所以,测量液体表面张力系数具有重要的意义。一般情况下,液体随着温度的升高,分子热运动便会加剧,液体分子平均间距将会增大,从而导致液体分子之间的吸引力减小,液体的表面张力系数呈现下降趋势。经验认为液体的表面张力系数随温度的变化与物质的临界温度有关,在远离临界温度时液体的表面张力系数随温度呈线性变化。对液体表面张力系数随温度变化的实验研究有助于我们对气液界面的进一步认识。本文对蒸馏水的表面张力系数与温度的变化关系进行了研究。最后根据实验数据得出相应的结论。2 实验原理2. 1 液
8、体表面张力系数的含义液体表面张力是指作用于液体表面上的使液面具有收缩倾向的一种力。从微观上来看,液体表面张力是由于液体表面层内的分子力作用的结果液体的表面厚度大约等于分子的有效作用距离R,其数量级约为10m,即二三个分子直径的大小我们假设分子互相作势能是球对称的,以任一个分子为中心画一个以R为半径的分子作用球,在液体内部其分子作用球内其他的分子对该分子的作用力是相互抵消的,但在液体表面层内却并不能够抵消掉当液体与它的蒸汽相互接触时,它表面层内的分子作用球的情况如图1-1所示,因为表面层分子的作用球中总会有一部分是密度很低的气体,使得表面层内的分子所受到的分子力不平衡,所受到的合力是垂直于液体表
9、面并指向液体内部的所以在这种分子力的合力作用下,液体有尽量收缩它的表面积的趋势因而是液体表面像绷紧的膜一样,液体表面张力也就是这样产生的。 气体 液体表面层 液体 图1-1液体表面张力系数是作用于液面单位长度上的表面张力,液体表面张力系数不仅与液体的种类有关,而且还与温度、纯度、表面上方的气体成分等有关。测定液体表面张力系数常用的方法有:拉脱法、毛细管法、最大气泡法和液滴测重法等本文用毛细管法测量蒸馏水的表面张力系数。2 .2 毛细管法测定液体表面张力系数的原理将毛细管插入无限广延的水中,由于水对玻璃是润湿的,在管内的水面将成为凹面。已知液体的表面在其性质上,和紧张的弹性薄膜相似。当液面为曲面
10、时,由于它有变平的趋势,所以弯曲的液面对于下层的液体施以压力,液面成凸面时,这压力是正的,液面成凹面时,这压力是负的(图2-1)。在图2-2中,毛细管中的水面是凹面,它对下层的水施以负压,使管内水面下方B点的压强比水面上方的大气压小,而管外的平液面处,与B在同一水面上的C点的压强仍与水面上方的大气压强相等。当液面静止时,在同一水平面上的两点的压强应相等,现在,同一水平面上的B、C二点的压强不等,因此,液面不能平衡,水将从管外流向管中使管中与水面升高,直至B点和C点的压强相等为止(图2-2)。 D A h B C 图2-1 图2-2设毛细管的截面为圆形,则毛细管内的凹形水面可近似地看成为半径r的
11、半球面,若管内水面下A点与大气压的压强差为p,则水面平衡的条件当时 pr=2rcos (2-1)式中r为毛细管半径, 为接触角, 为表面张力系数。如水在毛细管中上升的高度为h,则 p=gh式中为水的密度。将此式代入式(2-1),可得 ghr=2rcos即 = (2-2)对于清洁的玻璃和水,接触角近似为零,则 = (2-3)测量时是以管中凹面最低点到管外平液面的高度为h,而在此高度以上,在凹面周围还有少量的水,因此可以将毛细管中的凹面看成为半球形,所以凹面周围水的体积应等于(r)r-(r)=r=(r),即等于管中高为的水柱的体积因此,上述讨论中的h值,应增加的修正值于是式子(4)成为 = ()(
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