法液体张定仪

对表面张力最初的认识是小学还是初中课本上说，蚊子等小昆虫能够在水面上行走，是由于表面张力的作用。基于这个最初的认识，我一直以为表面张力是一种非常小的力，想必它的测量是很难的。近日由于工作需要，要测液体的表面张力。有个大前提：不花钱，办好事。我查了一定量的资料，决定采用滴体积法测量表面张力。滴体积法测液体表面张力的原理如下：自一毛细管滴头滴下液体时可以发现，液滴的大小（以体积或重量表示）和液体的表面张力有关，研究结果表明，液滴重量W与毛细管滴头半径R有如下的关系http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208010850_380936_1927842_3.jpg式中F为校正系数，Harkins和Brown等自精确的实验与数学分析方法得出校正系数F与V/R3的关系（V为液滴体积），为滴体积法提供了完全且精确的校正系数F表。F表见附表。由上述公式，如果能够尽量精确的测得液滴的重量（或体积、密度），滴管口的半径R，则可以结合F表，得到液体的表面张力数值。因此，要测表面张力，需要有一个装置，能够较自如的控制液体一滴一滴的下落，并且有体积刻度或者配合称重装置。文献中使用的装置如下图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208010851_380937_1927842_3.jpg一看这个图，我就知道它对于我来说是不可能的（还有的文献说要配什么泵之类的）。于是另想办法，理论上能达到使用目的的实验室常用装置有两个：1，微量滴定管，2，吸量管。分别拿来试一下，认为两种管子各有优劣：微量滴定管可以方便调节液体的流速，调好后不受干扰，但是微量滴定管是别的实验室的，要用还得借，而且也怕交叉污染什么的（说表面张力很容易受污染物影响的），另外微量滴定管的最小刻度是0.02ml，而吸量管的最小刻度是0.01ml。吸量管就用1ml的，体积好控制了，1ml放完拉倒，但是需要手动控制液滴的下落，另外，手那个抖啊！抖出来的误差估计也不小。好在经过试验（心态要放平，尽量别抖），我发现这两个办法平行性都还好，用微量滴定管量25滴液体的体积，做了5次，数值分别是1.15ml，1.15ml，1.16ml，1.17ml，1.18ml；用吸量管放1ml液体，测了4次都是24滴。对于我们的实验来说，这个精度足够啦！于是，决定选用吸量管当我的武器。至此，表面张力计算公式中的V算是可以较准确得到了，ρ对于水来说就用1g/ml了，不用那么精确。其他液体浓度很低的话，也用1g/ml，如果偏离较大就测一下，这个不难。G就是9.8N/kg啦。还剩下R和F，而且F还是R与V的函数，知道了R，实验测得V，就可以查表得到F。R怎么测呢？据文献报道，R需要使用显微测量装置测量。您已经猜到了吧，这个显微测量装置对我来说是不可能的。怎么办呢？好在天无绝人之路。有高人专门就这个事发表了文章，使用的是“逼近求法”，这个办法确实是个好办法！思路如下：校正因子F是前人经过精确实验与数学分析方法建立的经验数据，以后又经过一定的改进和补充，逐步得出了现在的方便而完全的校正因子。据此，认为校正因子F是一些“真值”，并结合已知表面张力的液体（30摄氏度下的纯水）拿来反推滴管口径。据 文献报道，30摄氏度下，纯水的表面张力为70mN/m，我测的每滴水的体积是0.0417ml，将这两个数据，以及水的密度、重力加速度常数代入上文表面张力计算公式中得：R=0.5838F[/fo