[发明专利]液体表面张力系数的测量方法

说明书

液体表面张力系数的测量方法涉及液体物理参数的测定，术方案是：圆筒形容器内侧底面有一个水平泡，圆筒形容器底面固定一个出水管，出水管出口外径为d；圆筒形容器内侧底面水平；在圆筒形容器出水管出口下方放置一个回收容器，在圆筒形容器内部注入液体直到有液滴从出水管出口流到回收容器，等到出水管出口不再滴落液滴时，测量上端液面和出口水平面之间的距离h，圆筒形容器内侧的直径为出水管出口外径的100倍以上；则液体的表面张力系数σ=ρ*g*h*d/4，其中ρ为液体的密度，g为重力加速度。测量方法简单准确。

技术领域

本发明涉及液体物理参数的测定，特别是液体表面张力系数的测量。

背景技术

测量液体的表面张力系数采用的方法有毛细管法、滴重法和拉脱法等等，毛细管法需要测量液面与管壁的夹角（接触角），这个不便于测量；滴重法和拉脱法属于动态测量，滴重法有部分液体会收缩回去，拉脱法也存在部分液体粘附在拉环上，导致测量不准确。

发明内容

本发明从压强的角度（即稳定状态、静态）测量液体的表面张力系数。

本发明实现发明目的采用的技术方案是：液体表面张力系数的测量方法，其特征是：一个圆筒形容器，圆筒形容器内侧底面有一个水平泡，圆筒形容器底面固定一个出水管，出水管出口的内径和外径之差在0.2-0.3mm，出水管出口外径为d；圆筒形容器顶部边缘向外侧凸出形成支撑圆环，支撑圆环放置在一个圆环形支撑平台上，调节支撑圆环的三个调节螺钉从而改变支撑圆环下表面与支撑平台上表面之间的夹角，使圆筒形容器内侧底面的水平泡显示圆筒形容器内侧底面水平；在圆筒形容器出水管出口下方放置一个回收容器，在圆筒形容器内部注入液体直到有液滴从出水管出口流到回收容器，等到出水管出口不再滴落液滴时，测量上端液面和出口水平面之间的距离h，上端液面是指液面中心的平面部分；圆筒形容器内侧的直径为出水管出口外径的100倍以上；则液体的表面张力系数σ=ρ*g*h*d/4，其中ρ为液体的密度，g为重力加速度。如果不忽略上端液面的表面张力，则圆筒形容器内侧直径为d1，出水管出口外径为d2；则液体的表面张力系数σ=ρ*g*h*d1*d2/（4 (d1+d2)）。

液面和出水管出口之间的距离h的测量方法是圆筒形容器的外侧竖直方向有刻度尺，刻度尺的零点为出水管出口所在水平面，即出水管出口所在平面平行于圆筒形容器内侧底面；圆筒形容器为透明容器，眼睛平视观察圆筒形容器内侧液面，即液体为透明液体，液面、刻度线和眼睛在一条直线读取刻度尺的读数。刻度尺的刻度线为环形。

出水管上端有一个圆环形平台，圆环形平台的下表面与圆筒形容器内侧底面的一个圆环形凹槽贴合，圆环形平台下表面与圆筒形容器内侧底面的圆环形凹槽之间通过一个垫圈密封避免液体渗出，圆筒形容器底面外侧通过螺母的内螺纹与出水管的外螺纹配合将出水管固定，通过调节螺母的松紧使出水管的上表面与圆筒形容器内侧底面在一个平面内。

通过更换出水管出口外侧管径d，即改变出水管内侧圆锥面的锥度，观察液面高度h与出水管出口外侧管径d的关系，验证表面张力与出水管出口外侧管径d成正比的关系。

本发明的有益效果：不考虑液体的接触角，属于静态测量，没有液滴的收缩和粘附现象，测量方法简单准确。

附图说明

图1是装置示意图；图2是出水管示意图；图3是螺母示意图；

其中，1、圆筒形容器；2、水平泡；3、出水管；4、支撑圆环；5、螺钉；6、出口；7、螺母；8、刻度尺；9、螺纹。

具体实施方式

根据滴重法测量液体的表面张力系数的方法，液滴的质量m与滴管的管径d（浸润则为外径，不浸润则为内径）的关系满足m*g=π*d*σ，即σ=m*g/(π*d)；存在的问题是：液体在断落成液滴的时候会存在部分液体收缩回去，造成滴落液滴的质量m减小，从而需要修正，也导致该测量方法不简便、甚至难于理解。