拉脱法研究液体的表面张力

液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数。测量液体的表面张力系数有多种方法，常用的有拉脱法、毛细管法、滴重法等。液体的表面张力系数与其温度有关，溶液的表面张力系数还与其浓度有关，因此研究液体表面张力时还需要考虑这些因素的影响。

本实验要求通过测量液体的表面张力系数，研究不同实验方法之间的差异；研究水的表面张力系数与温度的关系；研究酒精溶液的表面张力系数与浓度的关系。

1. 表面张力及表面张力系数
   • 什么是液体的表面张力？什么是液体的表面张力系数？
   • 已知水分子之间的结合能约为11.3kcal/mol，水分子的平均距离为0.32nm，试估算水的表面张力系数。
   • 两种不同液体混合后，混合溶液的表面张力系数与混合比例是怎样的关系？试定性地讨论其原因。
   • 不能与水相溶的液体（如油）与水混合并搅拌均匀后，会形成乳浊液，其表面张力系数与混合比例是何种关系？
   • 液体的表面张力系数随温度的升高如何变化？试定性分析其原因。
2. 拉脱法
   • 什么是“拉脱法”？它有什么优缺点？
   • 如何推导拉脱法测液体表面张力系数的计算公式？在此推导中，使用了哪些近似条件？实验中能否满足这些条件？
   • *用拉脱的方法测量液体表面张力时，如果在拉脱的断裂点作一水平截面，那么设想一下该点有几层水分子？一层？两层？还是更多层？为什么？
   • 为什么在实验中要用力敏传感器？为什么要对力敏传感器进行定标？若已知定标结果为一直线，那么在定标时至少应选取多少个数据点？数据点的数值范围应如何选取？
   • 为什么吊片（一般为铝制）的表面要用强碱溶液进行清洗？是否可换用其它液体进行清洗？若吊片是由其它材料制成的，如铜、玻璃或有机材料，是否也需要对表面进行清洗？如果需要清洗，应使用何种清洗液？
   • 测量圆环形吊片的内径和外径，应在清洗前进行还是在清洗后进行？为什么？
   • 盛放液体的表面皿直径大小有何要求？是否会对结果有影响？是否需要作修正？
   • 液体的深度对结果有何影响？

• 液体表面张力测定装置（包括：电源、数字电压表、铁架台、微调升降台、装有力敏传感器的固定杆、砝码盘和砝码、盛液体的玻璃皿和圆环型吊片等）
• 电子天平、游标卡尺、温度计、量筒、烧杯、试剂瓶、纯净水、NaOH溶液、酒精等。

1. 实验方法的研究
   • 设计实验，研究拉脱法中圆环大小对实验结果的影响。
   • 设计实验，研究拉脱法中容器大小对实验结果的影响。
   • 设计实验，研究拉脱法中圆环平行度对实验结果的影响。
2. 设计实验，研究酒精溶液的表面张力系数与浓度（体积比）的关系。
   • 选择合适的实验条件，确保实验结果的精度。
   • 测量不同浓度酒精溶液的表面张力系数。【注意：酒精与水混合时温度的变化。】

• 简要叙述本实验的基本原理。
• 简要介绍实验方法。
• 记录实验中出现的各种实验现象，对其进行分析、讨论。
• 实验数据的处理，及对结果的分析、讨论。

1. 贾玉润、王公治、凌佩玲，大学物理实验，上海：复旦大学出版社，1987
2. 沈元华、陆申龙，基础物理实验，北京：高等教育出版社，2003
3. A.W.亚当森著，顾惕人译，表面的物理化学（上册），北京：科学出版社，1984
4. 顾惕人等，表面化学[M]，北京：科学出版社，1994
5. The drop volume method for interfacial tension determination

>请问老师或者其他做这个实验的同学能不能提供一个权威的酒精溶液表面张力系数随浓度的变化关系？我花了很多时间查文献，只找到一个比较可靠的:[doi 10.1007-978-3-540-75508-1_204] Lechner, M.D. – [Landolt-Börnstein - Group IV Physical Chemistry] Supplement to IV16 Volume 24 Surface tension of the mixture (1) water; (2)ethanol但是它的取点是按照酒精摩尔分数等间隔取的,间隔为0.1,在斜率迅速变化的点附近没有大量取点,这样导致插值得到的结果误差很大.其他的一些资料也有这个问题,或者只是通过某一个特定的方法测出来的结果,年代比较早,可信度比较低.因为这个实验如果要探讨一些有价值的东西,对精度的要求可能还是比较高的,如果没有一个比较可信的真实值的话,剩下的分析可能就没有太大意义了. — 董知寰 2015/04/01 15:57

我查了《物理化学手册》和《材料科学手册》，都只有各种纯的有机物液体的表面张力系数，没有水溶液的数据。在《物理化学》教材中多数都提到不同浓度溶液的表面张力的变化，但往往给出的是某一物质的水溶液的表面张力随浓度变化曲线图，而且都是来自某些文献的实验结果。 — Chen Yuanjie 2015/04/07 14:25

谢谢老师!我后来找到了这个:Christian_Wohlfarth,_B._Wohlfarth,_M.D._Lechner P493(不知道怎么传文件)这个上面数据点也不多,但是取点的位置取得比较科学,拿来插值一下应该还比较接近的,而且还有不同温度下表面张力数据 — 董知寰 2015/05/15 21:50

简单一点：你可以将文件发给老师，请老师上传。你若有兴趣学习一下怎么上传文件，你可以来找我一次，我给你演示一下。 — 乐永康 2015/05/20 21:40