[发明专利]带刻度透明玻璃管测量液体表面张力的方法

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，属于改进型的毛细管法测量液体表面张力。

技术方案是：带刻度透明玻璃管测量液体表面张力的方法，其特征是：一根透明玻璃管，其管壁厚度为2-5毫米，透明玻璃管的外侧沿着透明玻璃管长度方向有一个毫米刻度尺，毫米刻度尺的0刻度线位于透明玻璃管的一端管口；一个洗耳球，由气囊和气囊口组成，弹性的洗耳球的气囊口能够扩展到与透明玻璃管的外径一样大，通过洗耳球的弹性，气囊口紧密套在透明玻璃管的毫米刻度尺的0刻度所在的一端，将透明玻璃管的一端密封，透明玻璃管另一端伸入液体中，挤压洗耳球的气囊，然后放开，洗耳球气囊的回弹，将部分液体吸入透明玻璃管形成液柱，使洗耳球位于透明玻璃管的下端、将透明玻璃管竖直固定在一个支架上；移除透明玻璃管下端的洗耳球，则明玻璃管内部的液柱将下移，在明玻璃管的管口受到表面张力作用，当初始液柱的重量大于液体的表面张力，液柱将掉落一部分液滴，直到液柱的重量等于液体的表面张力，如果初始液柱的重量小于液体的表面张力，则液柱的液体不会掉落；将输液管的开口端伸入到明玻璃管的液柱内，缓慢打开输液管的开关，缓缓地向透明玻璃管内注入液体，使液柱缓慢上升，并注意记录液柱所在的毫米刻度尺的读数，此处所指的缓慢是液柱上升的速度在0.5-2mm/分钟；通过输液管继续向明玻璃管内注入液体，随着液体的增加，表面张力不足以托住更长的液柱，则液柱将不再上升，透明玻璃管（1）管口的液滴开始变大，记录此时液柱高度h，则表面张力为π*d*σ，其中圆周率π=3.14159，d为透明玻璃管内径，σ为表面张力系数；液柱产生的重力为π*（d/2）²*h*ρ*g，其中ρ为液体的密度，g为重力加速度，则π*d*σ=π*（d/2）²*h*ρ*g，则液体的表面张力系数σ=d*h*ρ*g/4，液柱高度h根据现有技术修正为h+r/3，则修正后的σ=d*（h+r/3）*ρ*g/4；液柱高度h在本发明中根据实验现象的总结，修正为h+r，则修正后的σ=d*（h+r）*ρ*g/4。

有益效果：在液体的表面张力不能托住液柱时，随着液体的注入，液面不再升高，注入的液体向下渗出，透明玻璃管下端的液滴增大，直到液滴的表面张力不能托住液滴时，液滴发生脱落；本方法简单，测量成本低廉；同时，液滴的增大、脱离，然后玻璃管端面变平，有利于学生对表面张力在玻璃管内部和管口变现的清晰认识，从而更清晰地认识表面现象。

附图说明

图1是带刻度的透明玻璃管，图2是带开关的输液管，图3是大口径洗耳球，图4是连接示意图。

其中，1、透明玻璃管，2、刻度尺，3、输液管，4、开关，5、气囊，6、气囊口。

具体实施方式

一根透明玻璃管1，其管壁较厚，在2毫米以上，建议在2-5毫米，透明玻璃管1的外侧沿着透明玻璃管1的轴线方向（长度方向）有一个毫米刻度尺2，毫米刻度尺2的0刻度线位于透明玻璃管1的一端管口，即毫米刻度尺2的0刻度线与透明玻璃管1的一端管口平面平齐；一个洗耳球，与普通的洗耳球结构一致，由气囊5和气囊口6组成，只是洗耳球的气囊口6与透明玻璃管1的外径基本一样大，通过洗耳球的弹性，气囊口6紧密套透明玻璃管1的毫米刻度尺2的0刻度所在的一端，将透明玻璃管1的一端密封，透明玻璃管1另一端伸入液体中，挤压洗耳球的气囊5，然后放开，洗耳球气囊5的回弹，将吸引部分液体进入透明玻璃管1，然后将透明玻璃管1竖直固定在一个支架上，实现将透明玻璃管1竖直固定有很多的方法可以实现（比如由厂家设计一个带双夹具的支撑架，调节支撑架底座水平，底座水平时，设计成两个圆形夹具的圆心处于铅垂线上），属于现有技术的范畴，不在此处详细叙述。

移除透明玻璃管1下端的洗耳球，则明玻璃管1内部的液柱将下移，在明玻璃管1的管口受到表面张力作用，将不会全部掉落。