魯 佩，朱 瑜

（湖北民族學院，湖北 恩施 445000）

用硅壓阻式力敏傳感器測量液體的表面張力系數是比較常見的方法[1－6]，用此儀器測量液體表面張力系數時，可選擇不同的拉膜工具。文章中選擇兩種常見的拉膜工具，即吊環(huán)和∏型金屬框，利用FD－NST－I型液體表面張力系數測定儀在不同溫度下分別對純凈水、乙醇和甘油3種常見液體進行了測量，討論和分析這兩種拉膜工具對測量結果的影響。

1 實驗數據處理與分析

1.1 硅壓阻力敏傳感器定標

力敏傳感器上分別加各種質量砝碼，測出相應的電壓輸出值，實驗結果見表1。

取重力加速度g＝9.8m／s2，用逐差法求得儀器的靈敏度為B＝2.929×103mv／N。

表1 力敏傳感器定標

1.2 純凈水表面張力系數的測定

用游標卡尺測量金屬圓環(huán)：外徑D1＝3.496cm，內徑D2＝3.310cm，∏型金屬框寬度L＝3.618cm。

在同一溫度下用吊環(huán)和∏型金屬框拉膜對純凈水的表面張力系數進行了測量，結果見表2～表3。

表2 用吊環(huán)測量純凈水的表面張力系數（水的溫度24.5℃）

表3 用∏型金屬框測量純凈水的表面張力系數（水的溫度24.5℃）

經查閱文獻[6]得到在T＝10℃、25℃、50℃時，純凈水的表面張力系數分別為α＝74.23103N／m。又查閱文獻[7]得到T＝20℃時，純凈水表面張力系數為α＝72.75×103N／m。由于隨溫度的升高表面張力系數減小，根據以上數據可以看出在T＝24.5℃時，用∏型金屬框測得的實驗數據比用吊環(huán)測得的實驗數據準確。但從測得的10組實驗數據可以看到用吊環(huán)測得的結果穩(wěn)定性比用∏型金屬框測得的結果要好。

1.3 乙醇表面張力系數的測定

在同一溫度下用吊環(huán)和∏型金屬框拉膜對乙醇的表面張力系數進行了測量，結果見表4～表5。

表4 用吊環(huán)測定乙醇的表面張力系數（乙醇的溫度24.8℃）

表5 用∏型金屬框測定乙醇的表面張力系數（乙醇的溫度24.8℃）

經查閱文獻[6]得到在T＝10℃、25℃、50℃時，乙醇的表面張力系數分別是α＝23.22×又查閱文獻[7]得到T＝20℃時，乙醇的表面張力系數為α＝22.27×103N／m。根據以上數據可以看出當T＝24.8℃時，用吊環(huán)測得的實驗數據比用∏型金屬框測得的實驗數據準確。用吊環(huán)和用∏型金屬框在測量乙醇表面張力系數時的數據穩(wěn)定性都較好。

1.4 甘油表面張力系數的測定

實驗完成了在同一溫度下用吊環(huán)和用∏型金屬框拉膜對甘油的表面張力系數的測定，結果見表6～7。

表6 用吊環(huán)測定甘油（丙三醇）的表面張力系數（甘油的溫度30.4℃）

表7 用∏型金屬框測定甘油（丙三醇）的表面張力系數（甘油的溫度30.4℃）

經查閱文獻[7]得到當T＝25℃時，甘油的表面張力系數為α＝62.50×103N／m。又查閱文獻[8]得到當T＝20℃時，甘油的表面張力系數為α＝63.40×103N／m。由以上數據可推知用∏型金屬框側得的實驗數據更精確。這可能是由于甘油的黏度太大，吊環(huán)在拉破液膜的過程中環(huán)壁內外帶有較多液體，在拉破時因為受力不均勻而傾斜，導致誤差較大。但從測得的十組實驗數據可以看到用吊環(huán)測得的結果穩(wěn)定性比用∏型金屬框測得的結果要好。

2 結 論

利用FD－NST－I型液體表面張力系數測定儀，通過用吊環(huán)和∏型金屬框兩種形狀拉膜，測量了不同溫度下純凈水、乙醇和甘油3種常見液體的表面張力系數。通過實驗，可以得到以下結論：

（1）就數據的穩(wěn)定性而言，用吊環(huán)測量比用∏型金屬框好。因為在液膜拉破的瞬間，吊環(huán)的擺動很快減小，數字電壓表的讀數很快就達到穩(wěn)定。

（2）從實驗結果的誤差來比較，用∏型金屬框比用吊環(huán)測量好。這可能是由于吊環(huán)與液體接觸面比∏型金屬框更大，在拉破液膜的過程中環(huán)壁內外帶有較多液體，在拉破時因為受力不均勻而傾斜，導致誤差較大。

（3）在實驗中發(fā)現(xiàn)，在上述幾種常見液體中，乙醇的拉膜過程最穩(wěn)定，因為不管是用吊環(huán)還是∏型金屬框，在液膜拉破前后讀數都比較穩(wěn)定，液膜拉破后吊環(huán)和∏型金屬框也很容易穩(wěn)定下來。

通過對不同液體測量結果的比較，發(fā)現(xiàn)在實驗過程中用吊環(huán)和∏型金屬框拉膜各有其優(yōu)點和缺點。但總的來看，用吊環(huán)測量的數據穩(wěn)定性要優(yōu)于∏型金屬框，所以在測量液體表面張力系數時選用吊環(huán)拉膜是比較合適的。

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[7]Robert C W，Melvin J A，Willian H B.CRC Handbook of Chemistry and Physics on CD－ROM[J].Boca Raton，F(xiàn)lorida：CRC Press，2003：6－32，6－46.

[8]王殿元.大學物理實驗[M].2版.北京：北京郵電大學出版社，2008，7：342－343.