圆形凹槽内注入液体测量液体表面张力系数的方法

摘要

圆形凹槽内注入液体测量液体表面张力系数的方法涉及物理参数的测量。圆形凹槽由具有相同中心轴线的两个圆筒和一个共用的密封底板组成，在圆形凹槽的密封底板上有一个小孔。将圆形凹槽放置在一个台面上，圆形凹槽的小孔在台面外悬空，在小孔的下方放置一个量杯，取体积为Q1的液体倒入圆形凹槽中，静置等到小孔下方没有液体滴落时，从量杯读出的液体的体积Q2，测量外圆筒内侧半径r

说明书

技术领域

本发明涉及物理参数的测量，特别是液体表面张力系数的测量。

背景技术

测量液体表面张力系数的方法常见的有：最大气泡压法，毛细管法，拉脱法等，测量方法要么装置比较复杂，比如最大气泡压法、拉脱法；要么测量的精度不高，毛细管法虽然简单，但是液面弯曲，测量液柱的高度不够准确，由于毛细管外侧的液面也沿着毛细管外侧的管壁上升，因此，在确定液面的水平位置的坐标值比较困难，从而导致确定毛细管内侧的液柱的高度差比较困难。

发明内容

本发明提出一种新型的表面张力测量方法。

本发明的技术方案是：

测量装置的结构：圆形凹槽由具有相同中心轴线的两个圆筒和一个共用的密封底板组成，内圆筒的外侧、外圆筒的内侧和密封底板的上部构成圆形凹槽的有效空间，在圆形凹槽的密封底板上有一个小孔，小孔为通孔。

测量方法1：将圆形凹槽放置在一个台面上，台面有水平泡，底座有水平调节装置，圆形凹槽的小孔在台面外悬空，在小孔的下方放置一个量杯，取一定量的液体倒入圆形凹槽中，设液体的体积为Q1，该液体的量要保证小孔下方有液体滴落，静置等到小孔下方没有液体滴落时，从小孔下方的量杯读出从小孔滴落在量杯中的液体的体积Q2，测量外圆筒内侧半径r_外和内圆筒外侧半径r_内，则液体表面张力系数为σ=[ ρ*（Q1- Q2）*g]/[2π*(r_外+r_内)]，其中σ为液体表面张力系数，ρ为液体的密度，g为重力加速度，π为圆周率。

测量方法2：测量外圆筒内侧半径r_外和内圆筒外侧半径r_内，然后，将圆形凹槽放置在一个电子天平的测量台面上，圆形凹槽中心与测量台面中心对齐，调节天平的底座使天平的水平泡指示为水平状态，其小孔在测量台面外悬空，记录圆形凹槽内部没有液体时的质量m1，在小孔的下方放置一个量杯，取一定量的液体倒入圆形凹槽中，该液体的量要保证小孔下方有液体滴落，静置等到小孔下方没有液体滴落时，记录圆形凹槽以及圆形凹槽内部粘附的液体的总质量m2，则液体表面张力系数为σ=[（m2- m1）*g]/[2π*(r_外+r_内)]，其中σ为液体表面张力系数，g为重力加速度，π为圆周率。

本发明的有益效果是：在圆形凹槽内部表面张力吸附液体，超出表面张力吸附能力的液体部分，从底部小孔渗出，向小孔下方形成液滴，随着液体的逐渐渗出，在液滴的重量大于液滴与下表面接触的一圈（设周长为L）所产生的表面张力（σ*L），液滴将滴落在小孔下方的量杯中；在圆形凹槽内部表面张力能够吸附圆形凹槽内部的所有液体的重量时，液体将停止渗出，不再有液体滴落在小孔下方的量杯或者其它容器中，此时小孔下方的状态是平整的或者有一个悬着的液滴，因此，如果测量质量或者体积的精度足够高，则本装置的最大误差就是一个液滴的质量所产生的重力，所以误差较小；表面张力吸附液体的质量可以通过液体的密度（查温度与密度对应关系表）与体积（从量筒体积的变化获得）相乘得到，也可以通过天平直接测量得到其质量的增量得到；测量装置结构简单，测量成本低廉。

附图说明

图1是圆形凹槽示意图，图2是圆形凹槽纵剖示意图。

其中，1、圆形凹槽，2、小孔，r_外、外圆筒内侧半径，r_内、内圆筒外侧半径。

具体实施方式

圆形凹槽1由具有相同中心轴线的两个圆筒和一个共用的密封底板组成，内圆筒的外侧、外圆筒的内侧和密封底板的上部构成圆形凹槽1的空间，在圆形凹槽1的密封底板上有一个小孔2，小孔2为通孔；将圆形凹槽1放置在一个台面上（台面有水平泡，底座有水平调节装置），其小孔2在台面外悬空，在小孔2的下方放置一个量杯，取一定量的液体倒入圆形凹槽1中，设液体的体积为Q1，该液体的量要保证小孔2的下方有液体滴落，静置等到小孔2下方没有液体滴落时，从量杯读出从小孔2滴落在量杯中的液体的体积Q2，测量外圆筒内侧半径r_外和内圆筒外侧半径r_内，半径的数值也能够通过测量直径来得到，则液体表面张力系数为σ=[ ρ*（Q1- Q2）*g]/[2π*(r_外+r_内)]，其中σ为液体表面张力系数，ρ为液体的密度（可以根据环境温度查阅该液体的密度表得到），g为重力加速度，π为圆周率。

也能够将圆形凹槽1放置在一个电子天平的测量台面上（圆形凹槽1中心与测量台面中心对齐），调节天平的底座使天平的水平泡指示为水平状态，天平一般都有水平泡、其底座有水平调节脚，圆形凹槽1的小孔2在测量台面外悬空（一个直径r_外大于测量台面的半径R，比如r_外=2R就可能实现），记录圆形凹槽1的质量m1，在小孔2的下方放置一个量杯或者其它容器，取一定量的液体倒入圆形凹槽1中，该液体的量要保证小孔2的下方有液体滴落，静置等到小孔2下方没有液体滴落时，记录圆形凹槽1以及圆形凹槽1内部粘附的液体的总质量m2，则液体表面张力系数为σ=[（m2- m1）*g]/[2π*(r_外+r_内)]，其中σ为液体表面张力系数，g为重力加速度，π为圆周率。