一、目的和要求
1．掌握一种测定表面张力的方法(最大气泡法)。 2．测定不同浓度下乙醇水溶液的表面张力。
二、原理
物体表面层分子与内部分子，其周围的环境不同。内部分子受四周邻近相同分子的作用力是对称的，各方向的力彼此抵消。但是表面层的分子，则一方面受到本相内相同分子的作用，另一方面又受到性质不同的另一相中物质分子的作用。因此表面层的性质也与内部不同。如液体及其蒸气所成的体系；在气液界面上的分子受到指向液体内部的拉力，如果观察液气界面的一些现象，可以觉察到表面上处存在着一种张力，称之为表面张力，它是作用在液体表面的边界线上，垂直于边界线向着表面的内部，或者是作用在液体表面上任一条线的两侧，垂直于该线，沿着液面的平面向着两侧的拉力。 分子受力示意图
由于表面张力的作用，在弯曲表面下的液体或气体，不仅承受环境的压力P ，还承受由于表面张力的作用而产生的附加压力△P ，如从浸入液面下的毛细管端鼓出空气泡时，就需要高于外部大气压的附加压力以克服气泡的表面张力，此附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系为： ΔP＝P 0
－P＝
gg-238
2
海南建设国际旅游岛式中：△P 一附加压力； 一表面张力；R——气泡曲率半径。
如果毛细管的半径很小，则形成的气泡基本上是球形的。当气泡开始形成时，表面几
乎是平的，这时曲率半径最大，随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径R 与毛细管半径r 相等，曲率半径达图2毛细．管气泡的形成最小值，根据以上公式，这时附加压力达最大值，气泡进一步长大，R 变大，附加压力则变小，直到气泡逸出。由此可知，当R=r 的最大附加压力为：
02
r 为毛细管半径； 为表面张力；△P 为附加压力。
用最大气泡法测定表面张力如图装置：
安倍访美A-抽气瓶；B-表面张力仪；
C-玻璃管（下端为毛细管）；
M-DMP-2B 型数字式微压差测量仪；D-塑料杯；E-恒温槽；N-液滴漏斗
图4 仪器装置图
图3 气泡曲率半径与表面张力示意图
1．毛细管2．支管试管．滴液漏斗4．酒精压力计5．恒温槽
将欲测表面张力的液体装入支管试管2中，使毛细管3的端面与液面相切，(这时可忽略鼓泡所需克服的静压力)，液面即沿毛细上升，打开漏斗3的活塞进行缓慢抽气，此时毛细管所受的压力大于液面所受的压力(与相切的液面)。故毛细管内的液面逐渐下降，当此压力差在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就从毛细管中脱出，这个最大的压力差，△P 可从u 型压力计4中读出。
-=--)h g h g 大气压系统压力大气压大气压（
2h g
12
g h
北京市卫生局招待所△h 为酒精压力计的读数差；p 为酒精的密度；g 为重力加速度，
因为对于同一套仪表，r 、 、g 是固定不变的，故12
g h 是常数用k 表示，则公式改为：
h
式中k ，由已知表面张力的液体作为标准，由实验测出△h 后，就可以求出仪器的k 值。然后已知K 值的仪器测出不同液体的△h 而求出表面张力。
三、仪器与药品
如图装置一套；200ml 烧杯1个；电炉1个；蒸馏水标准液体；乙醇水溶液，6％、10％、15％、25％、30％、60％、80％。
四、实验步骤
H无穷控制
1．调恒温水浴至所需的反应温度30℃ o 2．仪器常数的测定
(1)用被测的样品洗试管和毛细管，然后按图所示连接装置，在滴液漏斗中装满水，压力计中装入酒精。
(2)加入适量的蒸馏水于支管试管中，调节毛细管的高度使其端面与液面相切，然后将支管试管浸入恒温槽中，(要求毛细管垂直，液面水平)，在20~C条件下恒温十分钟。
(3)打开滴液漏斗活塞进行缓慢抽气，使气泡的速率每分钟20个，注意压力计的读数，记录压力计两边的最高最低读数三次求平均值，得△h最大，再去查得该温度的13"值代入，求得K值。
3．测定表面张力 与溶液浓度的关系
以同样的方法，将支管试管毛管分别用不同浓度的酒清洗净，加入样品，读出△h最大，用公式求出 值。
酒精的正确浓度用阿贝折光仪根据双液系的气液平衡相图测出的工作曲线求得。
五、实验注意事项
1.注意表面张力仪器的调节和使用，注意玻璃仪器使用及组装气密性
2. 毛细管的调节使用：要干净，控制毛细管与液面垂直相切，控制气泡逸出速度及温度。
六、数据记录及处理
实验温度：℃；大气：；
水的a= ；△L ；K ；
20.0℃时纯水的表面张力为7.275×10－2N/m(或J/m2)
夺命钱1. 数据记录
用表格法填出下列内容，计算各浓度乙醇溶液的表面张力，并作 -C曲线；
2．在直角坐标纸上作出一C图(横坐标为浓度，以零开始)
七、思考题：
1．表面张力的测定为什么必须在恒温槽中测定，温度对表面张
力如何影响?
2．本实验中，为何在控制毛细管与液面相切为何液面一定要水平面?
3．本实验为什么一定要用标准物?不用水作标准物是否可以?
4．在实验时可看到压力计所指示的压力，随气泡产生气泡逸出，压力从低一高叶低的波动?为什么记录压力计两次读数一定要最高点和最低点的读数?
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