用吊环和∏型金属框拉膜测量液体表面张力系数的讨论

鲁 佩，朱 瑜

（湖北民族学院，湖北 恩施 445000）

用硅压阻式力敏传感器测量液体的表面张力系数是比较常见的方法[1－6]，用此仪器测量液体表面张力系数时，可选择不同的拉膜工具。文章中选择两种常见的拉膜工具，即吊环和∏型金属框，利用FD－NST－I型液体表面张力系数测定仪在不同温度下分别对纯净水、乙醇和甘油3种常见液体进行了测量，讨论和分析这两种拉膜工具对测量结果的影响。

1 实验数据处理与分析

1.1 硅压阻力敏传感器定标

力敏传感器上分别加各种质量砝码，测出相应的电压输出值，实验结果见表1。

取重力加速度g＝9.8m／s2，用逐差法求得仪器的灵敏度为B＝2.929×103mv／N。

表1 力敏传感器定标

1.2 纯净水表面张力系数的测定

用游标卡尺测量金属圆环：外径D1＝3.496cm，内径D2＝3.310cm，∏型金属框宽度L＝3.618cm。

在同一温度下用吊环和∏型金属框拉膜对纯净水的表面张力系数进行了测量，结果见表2～表3。

表2 用吊环测量纯净水的表面张力系数（水的温度24.5℃）

表3 用∏型金属框测量纯净水的表面张力系数（水的温度24.5℃）

经查阅文献[6]得到在T＝10℃、25℃、50℃时，纯净水的表面张力系数分别为α＝74.23103N／m。又查阅文献[7]得到T＝20℃时，纯净水表面张力系数为α＝72.75×103N／m。由于随温度的升高表面张力系数减小，根据以上数据可以看出在T＝24.5℃时，用∏型金属框测得的实验数据比用吊环测得的实验数据准确。但从测得的10组实验数据可以看到用吊环测得的结果稳定性比用∏型金属框测得的结果要好。

1.3 乙醇表面张力系数的测定

在同一温度下用吊环和∏型金属框拉膜对乙醇的表面张力系数进行了测量，结果见表4～表5。

表4 用吊环测定乙醇的表面张力系数（乙醇的温度24.8℃）

表5 用∏型金属框测定乙醇的表面张力系数（乙醇的温度24.8℃）

经查阅文献[6]得到在T＝10℃、25℃、50℃时，乙醇的表面张力系数分别是α＝23.22×又查阅文献[7]得到T＝20℃时，乙醇的表面张力系数为α＝22.27×103N／m。根据以上数据可以看出当T＝24.8℃时，用吊环测得的实验数据比用∏型金属框测得的实验数据准确。用吊环和用∏型金属框在测量乙醇表面张力系数时的数据稳定性都较好。

1.4 甘油表面张力系数的测定

实验完成了在同一温度下用吊环和用∏型金属框拉膜对甘油的表面张力系数的测定，结果见表6～7。

表6 用吊环测定甘油（丙三醇）的表面张力系数（甘油的温度30.4℃）

表7 用∏型金属框测定甘油（丙三醇）的表面张力系数（甘油的温度30.4℃）

经查阅文献[7]得到当T＝25℃时，甘油的表面张力系数为α＝62.50×103N／m。又查阅文献[8]得到当T＝20℃时，甘油的表面张力系数为α＝63.40×103N／m。由以上数据可推知用∏型金属框侧得的实验数据更精确。这可能是由于甘油的黏度太大，吊环在拉破液膜的过程中环壁内外带有较多液体，在拉破时因为受力不均匀而倾斜，导致误差较大。但从测得的十组实验数据可以看到用吊环测得的结果稳定性比用∏型金属框测得的结果要好。

2 结 论

利用FD－NST－I型液体表面张力系数测定仪，通过用吊环和∏型金属框两种形状拉膜，测量了不同温度下纯净水、乙醇和甘油3种常见液体的表面张力系数。通过实验，可以得到以下结论：

（1）就数据的稳定性而言，用吊环测量比用∏型金属框好。因为在液膜拉破的瞬间，吊环的摆动很快减小，数字电压表的读数很快就达到稳定。

（2）从实验结果的误差来比较，用∏型金属框比用吊环测量好。这可能是由于吊环与液体接触面比∏型金属框更大，在拉破液膜的过程中环壁内外带有较多液体，在拉破时因为受力不均匀而倾斜，导致误差较大。

（3）在实验中发现，在上述几种常见液体中，乙醇的拉膜过程最稳定，因为不管是用吊环还是∏型金属框，在液膜拉破前后读数都比较稳定，液膜拉破后吊环和∏型金属框也很容易稳定下来。

通过对不同液体测量结果的比较，发现在实验过程中用吊环和∏型金属框拉膜各有其优点和缺点。但总的来看，用吊环测量的数据稳定性要优于∏型金属框，所以在测量液体表面张力系数时选用吊环拉膜是比较合适的。

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