实验九()液体表面张力系数的测定（用毛细管法）实验目的用毛细管法测液体表面的张力系数。实验仪器毛细管，烧杯，温度计，显微镜，测高仪，纯净水银等。实验原理图－－将毛细管插入无限广阔的水中，由于水对玻璃是浸润的，在管内的水面将成凹??已知液体的表面在其性质方面类似于一张面。由于它有变紧的弹性薄膜。当液体为曲面时，?所以弯曲的液面对于下层的液体施平的趋势，θ液面这压力是正的，以压力，液面成凸面时，??在如图－－所示。成凹面时，这压力是负的，中，毛细管中的水面是凹面，它对下图－－????使管内水面点的压强比水层的水施加以负压，面上方的大气压强小，如图－－中（）所示，与点在同一水平面上的而在管外的平液面处，()()当液体静止点仍于水面上方的大气压强相等。图－－而现在同一水平面上两点的压强应相等，时，、两点压强不相等。因此，液体不能平衡，水将从管外流向管中使管在同一水平面上的中水面升高，直至点和点的压强相等为止，如图－－中（）所示。设毛细管的截面为圆形，则毛细管内的凹水面可近似地看成为半径的半环球面，若管内水面下点与大气压的，则水面平衡的条件应当是压强差为Δ（－－）2????cos?prr2??为表面张力系数。如水在毛细管中上升的高度为接触角，式中为毛细管半径，θ为，则?gh?p??，可得式中为水的密度。将此公式代入式（－－）2?????cosr?2ghr?ghr（－－）???cos2近似为零，则对于清洁的玻璃和水，接触角θ1（－－）??ghr?2．测量时是以管中凹面最低点到管外水平液面的高度为，而在此高度以上，在凹面周围还有少量的水，因为可以将毛细管中的凹面看成为半球形，所以凹面周围水的体积应r411r的水柱的体积。因此，上述即等于管中高为＝,＝等于（π）－23??)r(3)(r?r33233r讨论中的值，应增加的修正值。于是公式（－－）成为3r1（－－）??)gr(?h?32???rr表示毛细管的外半的圆柱形杯子的中心，如以测量时毛细管是插入内半径为要比在无限广阔的液体中大些，因此要加一修正项，则径，则毛细管中水上升的高度公式（）为r1r（－－）??))(1?gr(h?????r23r?实验内容将一弯钩形状并附有针尖的玻璃棒和毛细管夹在一起．如图－－所示，并插入在盛水的烧杯使毛细管壁充分浸润，放好烧杯使针尖在水面稍微下一点的地方。如图－－所示，可使烧在烧杯中插一个形虹吸管其下端的胶管上有一夹子，从水面下方观察针尖及水面所成的杯中的水一滴滴地流出。表示针尖正在水面处，在针尖及其像刚刚相接时，针尖的像，拧紧虹吸管的夹子使水面稳定在这个位置。设置针尖的目如图的，是因为测量时，直接测量外液面的位置不易测准，即中安置针尖之后，测量出针尖到毛细管中凹面的高度差，图－－为所求的值。远处安置测高仪，使其望远镜中十字丝横线在水平方向。通1m．在毛细管前方—过望远镜观察毛细管及针尖，使二者都能在望远镜的视野中。上下移动望远镜使其十字a。线的横线刚好和毛细管中凹面的最低点相切，由测高仪上的游标读出望远镜的位置，向下平移望远镜，使十字丝横线和针尖刚好相接，然后轻轻移开烧杯（不要碰毛细管）a此时望远镜的位置为，则＝－。这一步骤要反复测次。．测量水的温度（单位用℃）。．用显微镜测毛细管半径。将显微镜镜筒转到水平方向，毛细管也转到水平方向并使二者轴线一致。用显微镜对准毛细管管口，在聚焦之后，测其孔的直径。然后将毛细?管转再测量毛细管的直径。并在毛细管另一端管口也进行同样的测量。．实验中要注意：首先，实验时要特别注意清洁，不能用手接触水、毛细管的下半部和烧杯的里侧。每次实验后要将毛细管浸在洗涤液中，实验前用蒸馏水充分冲洗，烧杯也要用酒精擦洗后再用纯净水冲洗好。其次，在步骤中，在测量完毛细管中凹面位置之后移开烧杯时，要注意不能碰上毛细管及针尖。数据处理．．根据步骤可以求出平均半径。．计算在温度（单位用℃）时水的表面张力系数及其标准不确定度。在计算不确定度的时候，可以略去修正项的不确定度。附录－（）。(－)×水的表面张力系数公认值γ＝此式于赵家风主编《大学物理实验》第页。思考题．能否用毛细管法测量水银的表面张力系数？．为什么本实验特别强调清洁？（1）滴重法...