一种测量液体表面张力的综合实验装置

1.本实用新型涉及物理实验装置，尤其涉及一种测量液体表面张力的综合实验装置。


背景技术：

2.目前，在测量液体表面张力的实验中，常见的实验设备为采用拉脱法的实验装置，该装置是把圆筒形的金属环吊装在装置顶端的力敏计上，实验过程中，金属环的底部与液面平行，再将吊环部分浸入液体中，通过调整装置顶端的可伸缩的拉杆，将金属环从液体中拉出，通过测量金属环脱离液体表面瞬间前后的力来计算液面的张力系数，具体的计算过程为：
3.α＝|t1
‑
t2|/[π(d1+d2)]，其中，|t1
‑
t2|即金属环脱离液体表面瞬间前后的力之差，d1和d2分别为金属环的内径和外径。此外，还有一种比较容易的实验方法——毛细管上升法，其测定原理为，将毛细管插入液体中，液体将沿毛细管上升，升到一定高度后，毛细管内外液体将达到平衡状态，此时，液面对液体所施加的向上的拉力与液体向下的力相等，具体的计算过程为：
[0004]
γ＝ρghr*r/(2cosθ)，其中，γ为表面张力，r为毛细管的半径，h为毛细管中液面上升的高度，ρ为测量液体的密度，g为当地的重力加速度，θ为液体与管壁的接触角，其中，r和θ为实验前给出的数据。
[0005]
上述实验方法对应的实验装置均能够测量液面张力，并计算张力系数，但是目前现有的实验装置存在以下缺陷：
[0006]
第一，在将金属环拉出液体的操作中，无论是通过伸缩杆向上提拉金属环，还是通过伸缩杆降低盛装液体的烧杯，都会引起液面的波动，从而影响实验的准确性；
[0007]
第二，在实验过程中，需要通过同一种实验方法进行反复的实验，故该种实验方法的误差始终存在，不能达到反复实验减小误差的效果，此外，实验过程中也只能了解一种实验原理。


技术实现要素：

[0008]
针对上述问题，本实用新型提供一种测量液体表面张力的综合实验装置，旨在解决实验过程中液体表面波动，从而影响实验准确性，同一种试验方法反复实验，无法实现减小误差等问题。
[0009]
本实用新型采取以下技术方案实现上述目的：
[0010]
一种测量液体表面张力的综合实验装置，包括支架、力敏计、第一烧杯、第二烧杯、毛细管、吊环、金属环，所述支架包括支撑杆、位于支撑杆顶部的力敏计安装部、位于支撑杆中部的第一烧杯槽、位于支撑杆底部的底座；其中，所述力敏计固设于力敏计安装部，所述金属环通过吊环与力敏计连接；所述第二烧杯安放于底座上；所述第一烧杯槽的底面设有通孔；所述第一烧杯安放于第一烧杯槽，所述毛细管的一端通过第一烧杯的底部与其连通，
所述毛细管的另一端贯穿第一烧杯槽的通孔并延伸至第二烧杯内部；所述毛细管还与第一烧杯的底面垂直。
[0011]
本技术方案中，通过在第一烧杯内部加入待测液体至超过金属环的底部，此时待测液体通过毛细管引流至第二烧杯内部，当待测液体的页面完全脱离金属环的底面时，记录力敏计的读数，并计算出张力系数；当待测液体的液体低于毛细管与第一烧杯连通的端部时，通过第二烧杯的刻度测量毛细管中液面上升的高度，计算出张力系数；并通过反复实验求平均值，最后得到待测液体的液面张力系数。本技术方案中的实验装置能够完成两种液体表面张力系数测量的实验，并通过两种实验方法测得的结果做平均，减小了实验误差，同时能够在实验过程中了解两种实验原理，此外，毛细管一方面起到引流的作用，能够减小液面波动，另一方面作为另一种实验的器具完成实验测量。
[0012]
其进一步的技术方案为，底座还设有呈三角形分布的三个调平螺钉。
[0013]
其进一步的技术方案为，第一烧杯槽通过管夹与支架可滑动的连接。
[0014]
本实用新型的有益效果是：
[0015]
本实用新型提出一种测量液体表面张力的综合实验装置，通过两种实验方法测得的结果做平均，来减小实验误差，同时能够在实验过程中了解两种实验原理，此外，毛细管一方面起到引流的作用，能够减小液面波动，另一方面作为另一种实验的器具完成实验测量。
附图说明
[0016]
图1为：本实用新型所述一种测量液体表面张力的综合实验装置的结构图。
[0017]
图2为：本实用新型所述一种测量液体表面张力的综合实验装置的主视图。
[0018]
图中：
[0019]
1、支架；11、支撑杆；12、力敏计安装部；13、第一烧杯槽；14、底座；2、力敏计；20、金属环；21、吊环；31、第一烧杯；32、第二烧杯；4、毛细管。
具体实施方式
[0020]
如图1至图2所示，本实施方式提供一种测量液体表面张力的综合实验装置，包括支架1、力敏计2、第一烧杯31、第二烧杯32、毛细管4、吊环21、金属环20，所述支架1包括支撑杆11、位于支撑杆11顶部的力敏计安装部12、位于支撑杆11中部的第一烧杯槽13、位于支撑杆11底部的底座14；其中，所述力敏计2固设于力敏计安装部12，所述金属环20通过吊环21与力敏计2连接；所述第二烧杯32安放于底座14上；所述第一烧杯槽13的底面设有通孔；所述第一烧杯31安放于第一烧杯槽13，所述毛细管4的一端通过第一烧杯31的底部与其连通，所述毛细管4的另一端贯穿第一烧杯槽13的通孔并延伸至第二烧杯32内部；所述毛细管4还与第一烧杯的底面垂直；
[0021]
具体的连接方式为，力敏计安装部12具体为与支撑杆11顶部固定连接的连杆，力敏计2安装至该连杆的端部，该力敏计2与液面张力读数测定仪电信号连接，该测定仪将力敏计的测量转换成电压进行显示，通过正比的公式能够换算出测得的电压值对应的力学值；其中，吊环21为环状板结构，上方与力敏计2连接，下方通过三根线与金属环20连接，三根线的两端分别均匀的分布在吊环21和金属环20上；第一烧杯槽13通过又一连杆与支撑杆
11的中部固定连接，第一烧杯槽13的底面为水平面、且设有一容纳毛细管的通孔，在其他实施方式中，第一烧杯槽13连接的连杆还可以为其他结构，例如，该连杆的一端与第一烧杯槽13固定连接，另一端通过管夹与支撑杆11连接，从而实现能够调节第一烧杯31的高度；底座14与支撑杆11的底部固定连接，具体采用一体成型结构；毛细管4具体为玻璃毛细管，其一端与第一烧杯31的底面具体采用一体成型结构，在其他实施方式中还可以采用其他方式替代，例如，第一烧杯31底面设有与毛细管4外环间隙配合的连接孔，毛细管4的一端贯穿连接孔，并在毛细管4外环与连接孔内环之间的间隙添加橡胶材料，为了提高毛细管4与第一烧杯31底面的垂直度，该橡胶材料可以具有一定高度，来限制毛细管4相对第一烧杯31底面垂直；
[0022]
本实施方式实验装置的具体实验过程为，将支架1安放在试验台上，在第一烧杯31内部加入待测液体至超过金属环20的底部，具体可采用引流棒导入液体，能够进一步提高液面稳定性，此时待测液体通过毛细管4引流至第二烧杯32内部，液面高度降低，当待测液体的液面完全脱离金属环20的底面时，记录力敏计2的读数，并计算出张力系数；当待测液体的液体低于毛细管4与第一烧杯31连通的端部时，通过第二烧杯32的刻度测量毛细管4中液面上升的高度，计算出张力系数；并通过反复实验求平均值，最后得到待测液体的液面张力系数。
[0023]
本实施方式的实验装置能够完成两种液体表面张力系数测量的实验，并通过两种实验方法测得的结果做平均，减小实验误差，同时能够在实验过程中了解两种实验原理，此外，毛细管4一方面起到引流的作用，能够减小液面波动，另一方面作为另一种实验的器具完成实验测量。
[0024]
另一实施方式，在上述实施方式的基础上，底座14还设有呈三角形分布的三个调平螺钉，本实施方式的实验装置能够进一步的保证实验装置处于水平状态。
[0025]
本实用新型公开了一种测量液体表面张力的综合实验装置，通过两种实验方法测得的结果做平均，来减小实验误差，同时能够在实验过程中了解两种实验原理，此外，毛细管4一方面起到引流的作用，能够减小液面波动，另一方面作为另一种实验的器具完成实验测量。