蒸餾水表面張力實驗原理值得了解

蒸餾水表面張力實驗原理：
1.大氣泡壓力法測定表面張力：   
其中，B是管端為毛細(xì)管的玻璃管，與液面相切。毛細(xì)管中大氣壓為P0。試管A中氣壓為P，當(dāng)打開活塞E時，C中的水流出，體系壓力P逐漸減小，逐漸把毛細(xì)管液面壓至管口，形成氣泡。當(dāng)氣泡在毛細(xì)管口逐漸長大時，其曲率半徑逐漸變小，氣泡達(dá)大時便會破裂。此時氣泡的曲率半徑小，即等于毛細(xì)管半徑r，氣泡承受的壓力差也大△P=P0-P=2γ/r
此壓力差可由壓力計D讀出，故γ =r△P/2
若用同一支毛細(xì)管測兩種不同液體，其表面張力分別為γ1、γ2，壓力計測得壓力差分別為△P1、△P2則：      
γ1/γ2=△P1/△P2
若其中一種液體的γ已知，例如水，則另一種液體的表面張力可由上式求得。
2．毛細(xì)管身升高法： 
毛細(xì)管法測定表面張力儀器        毛細(xì)管表面張力示意圖
當(dāng)一根潔凈的，無油脂的毛細(xì)管浸進(jìn)液體，液體在毛細(xì)管內(nèi)升高到h高度。在平衡時，毛細(xì)管中液柱重量與表面張力關(guān)系為：2πσrcosθ=πr2gdh
σ=gdhr/2cosθ                （1）
如果液體對玻璃潤濕，θ=0，cosθ=1（對于很多液體是這樣情況），則：
σ=gdhr/2                      （2）
式中σ為表面張力；g為重力加速度；d為液體密度；r為毛細(xì)管半徑。
     上式忽略了液體彎月面。如果彎月面很小，可以考慮為半球形，則體積應(yīng)為：
πr3 -2/3 πr3 =1/3πr3
從（2）可得：σ=gdr/2（h+1/3r）      （3）
更準(zhǔn)確些，可假定彎月面為一橢圓球。（3）式應(yīng)變?yōu)椋?br />σ=gdhr/2（1+1/3（r/h）-0.1288（r/h）2+0.1312（r/h）3）   （4）
3. 滴重法： 
從圖中可看出，當(dāng)達(dá)到平衡時，從外半徑為r的毛細(xì)管滴下的液體重量應(yīng)等于毛細(xì)管周邊乘以表面張力，即：mg=2πσr         （5）
式中m為液滴質(zhì)量；r為毛細(xì)管外半徑；σ為表面張力；g為重力加速度。
事實上，滴下來的僅僅是液滴的一部分。因此（5）式中給出的液滴是理想液滴。經(jīng)實驗證明，滴下來的液滴大小是v/r3的函數(shù)，即由f（v/r3）所決定（其中v是液滴體積）。（5）式變?yōu)閙g=2πσr f（v/r3）        （6）
σ＝mg/(2πσf（v/r3）)=Fmg/r     (7)
式(7)中的F是校正因子。如果測得滴下液滴體積及毛細(xì)管外徑，就可從表中查出校正因子F的數(shù)值。