摘 要：本文设计并开发了一套利用“最大气泡压力法”测定液体表面张力的装置。通过电学测控方法精确调节毛细管高度，可准确测量不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，并计算正丁醇分子截面积。该装置具有操作方便、成本低廉、测量结果准确等优点。79282

毕业论文关键词：表面张力 ，装置，设计

Abstract：A set of device for measuring the liquid surface tension was designed in this paper based on maximum bubble pressure method。 The height of capillary can be adjusted precisely by using electrical control method, and the area of the butyl alcohol molecules was calculated via measuring the surface tensions of butyl alcohol aqueous solution in different concentration。 The device has the advantages of convenient operation, low cost, accurate measurement results and so on。

Keywords：surface tension, device, design

目  录

1 前言 5

1。1 表面张力的产生 5

1。2 弯曲液面下的附加压力 6

1。3 毛细现象 6

1。4 测定表面张力的方法 6

1。4。1 表面张力法 6

1。4。2 电导法 6

1。4。3 光散射法 7

1。5 最大气泡压法测定溶液的表面张力简述 7

1。5。1 最大气泡压法测定溶液的表面张力过程 7

1。6 溶液中的表面吸附-吸附现象 7

1。6。1 吸附量的计算 8

1。6。2 被吸附分子截面积计算 9

2 实验新旧装置图 9

3 实验 11

3。1 仪器与药品 11

3。2 实验步骤 11

3。3 数据记录和处理 12

结  论 22

参 考 文 献 23

致  谢 24

1 前言

1。1 表面张力的产生

液体表面层分子和内部分子所处的环境不同，表面层分子受到一净向内的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。[1]要把一个分子由内部迁移到表面，就需要对抗拉力做功。[2]在温度相等、压力组成恒定时，表面积增加的dA所需对体系做的功为δW，称为表面功，[1]计算公式为−δW=γdA，其中γ称为表面张力，单位为N∙m-1。如果该过程，吉布斯自由能的增加dG，则dG=−δW=γdA或

其中γ称为比表面自由能，单位为J∙m-2，比表面自由能数值与表面张力相等，但物理意义的单位不同。图1为表面张力的示意图。

图1：表面张力分子示意图

1。2 弯曲液面下的附加压力

液气两相交界处存在表面张力，它的方向与界面相切且垂直于切面。表面张力的大小受温度影响，温度越高，[3]表面张力越小，当到达临界温度时，液体气体不分，此时表面张力几乎没有。[4]同时液体的纯度也影响表面张力的大小，加溶质于纯净的液体中，溶质的本性和加入量影响表面张力的大小。并且表面张力还催生出了许多特殊的界面现象，下面介绍毛细现象。