时间:2024-05-22
鲁 佩,朱 瑜
(湖北民族学院,湖北 恩施 445000)
用硅压阻式力敏传感器测量液体的表面张力系数是比较常见的方法[1-6],用此仪器测量液体表面张力系数时,可选择不同的拉膜工具。文章中选择两种常见的拉膜工具,即吊环和∏型金属框,利用FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪在不同温度下分别对纯净水、乙醇和甘油3种常见液体进行了测量,讨论和分析这两种拉膜工具对测量结果的影响。
力敏传感器上分别加各种质量砝码,测出相应的电压输出值,实验结果见表1。
取重力加速度g=9.8m/s2,用逐差法求得仪器的灵敏度为B=2.929×103mv/N。
表1 力敏传感器定标
用游标卡尺测量金属圆环:外径D1=3.496cm,内径D2=3.310cm,∏型金属框宽度L=3.618cm。
在同一温度下用吊环和∏型金属框拉膜对纯净水的表面张力系数进行了测量,结果见表2~表3。
表2 用吊环测量纯净水的表面张力系数(水的温度24.5℃)
表3 用∏型金属框测量纯净水的表面张力系数(水的温度24.5℃)
经查阅文献[6]得到在T=10℃、25℃、50℃时,纯净水的表面张力系数分别为α=74.23103N/m。又查阅文献[7]得到T=20℃时,纯净水表面张力系数为α=72.75×103N/m。由于随温度的升高表面张力系数减小,根据以上数据可以看出在T=24.5℃时,用∏型金属框测得的实验数据比用吊环测得的实验数据准确。但从测得的10组实验数据可以看到用吊环测得的结果稳定性比用∏型金属框测得的结果要好。
在同一温度下用吊环和∏型金属框拉膜对乙醇的表面张力系数进行了测量,结果见表4~表5。
表4 用吊环测定乙醇的表面张力系数(乙醇的温度24.8℃)
表5 用∏型金属框测定乙醇的表面张力系数(乙醇的温度24.8℃)
经查阅文献[6]得到在T=10℃、25℃、50℃时,乙醇的表面张力系数分别是α=23.22×又查阅文献[7]得到T=20℃时,乙醇的表面张力系数为α=22.27×103N/m。根据以上数据可以看出当T=24.8℃时,用吊环测得的实验数据比用∏型金属框测得的实验数据准确。用吊环和用∏型金属框在测量乙醇表面张力系数时的数据稳定性都较好。
实验完成了在同一温度下用吊环和用∏型金属框拉膜对甘油的表面张力系数的测定,结果见表6~7。
表6 用吊环测定甘油(丙三醇)的表面张力系数(甘油的温度30.4℃)
表7 用∏型金属框测定甘油(丙三醇)的表面张力系数(甘油的温度30.4℃)
经查阅文献[7]得到当T=25℃时,甘油的表面张力系数为α=62.50×103N/m。又查阅文献[8]得到当T=20℃时,甘油的表面张力系数为α=63.40×103N/m。由以上数据可推知用∏型金属框侧得的实验数据更精确。这可能是由于甘油的黏度太大,吊环在拉破液膜的过程中环壁内外带有较多液体,在拉破时因为受力不均匀而倾斜,导致误差较大。但从测得的十组实验数据可以看到用吊环测得的结果稳定性比用∏型金属框测得的结果要好。
利用FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪,通过用吊环和∏型金属框两种形状拉膜,测量了不同温度下纯净水、乙醇和甘油3种常见液体的表面张力系数。通过实验,可以得到以下结论:
(1)就数据的稳定性而言,用吊环测量比用∏型金属框好。因为在液膜拉破的瞬间,吊环的摆动很快减小,数字电压表的读数很快就达到稳定。
(2)从实验结果的误差来比较,用∏型金属框比用吊环测量好。这可能是由于吊环与液体接触面比∏型金属框更大,在拉破液膜的过程中环壁内外带有较多液体,在拉破时因为受力不均匀而倾斜,导致误差较大。
(3)在实验中发现,在上述几种常见液体中,乙醇的拉膜过程最稳定,因为不管是用吊环还是∏型金属框,在液膜拉破前后读数都比较稳定,液膜拉破后吊环和∏型金属框也很容易稳定下来。
通过对不同液体测量结果的比较,发现在实验过程中用吊环和∏型金属框拉膜各有其优点和缺点。但总的来看,用吊环测量的数据稳定性要优于∏型金属框,所以在测量液体表面张力系数时选用吊环拉膜是比较合适的。
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