大学物理实验讲义 - 图文

实验7 液体表面张力系数的测量

瞬间传感器受到的拉力差值f为

f=π(D1+D2)α （1） 式中： D1、D2分别为圆环外径和内径，α为液体表面张力系数，g为重力加速度，所以液体表面张力系数为：

α=f/[π(D1+D2)] （2） 由（1）式，得液体表面张力

f=(U1－U2)/B (3)

B为力敏传感器灵敏度，单位V/N。 [实验内容] 1、开机预热。

2、清洗器皿和吊环。

3、在器皿内放入被测液体并安放在升降台上。 4、将砝码盘挂在力敏传感器的钩上。

5、若整机已预热15分钟以上，可对力敏传感器定标，在加砝码前应首先对仪器调零，安放砝码时应尽量轻。

6、换吊环前应先测定吊环的内外直径，然后挂上吊环，在测定液体表面张力系数过程中，可观察到液体产生的浮力与张力的情况与现象，以顺时针转动升降台调节螺丝时,液体液面上升，当环下沿部分均浸入液体中时，改为逆时针转动该螺丝，这时液面往下降（或者说相对吊环往上提拉），观察环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。特别应注意吊环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表读数值为U1，拉断时瞬间数字电压表读数为U2。记下这两个数值。 [实验数据]

1.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。

表1 力敏传感器定标 物体质量m(g) 输出电压V(mV) 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 经最小二乘法拟合得仪器的灵敏度B= mV/N，拟合的线性相关系数r= 。 2、水和其它液体表面张力系数的测量

用游标卡尺测量金属圆环：外径D1= cm,内径D2= cm，调节上升架，记录环在即将拉断水柱时数字电压表读数U1，拉断时数字电压表的读数U2，结果见表2。

表2 纯水(或其它液体)的表面张力系数测量 (水的温度 ℃) 测量次数 1 2 3 4 5 6 U1/mV U2/mV ?U/mV f/310 ?3N ??10?3N/m 在此温度下水的表面张力系数为 N/m。经查表，在T= ℃时水的表面张力系

－１

数为 N/m，水的表面张力系数为α＝（70－0.15t）×10—3N·m， 百分误差为 %。

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实验7 液体表面张力系数的测量

表3 乙醇的表面张力系数测量(乙醇的温度T= ℃) 测量次数 1 2 3 4 5 6 U1/mV U2/mV ?U/mV f/310 ?3N ??10?3N/m 在此温度下乙醇表面张力系数为 N/m。经查表，在T= ℃时乙醇的表面张力系数为 N/m，百分误差为 %。

表4 甘油(丙三醇)的表面张力系数测量(甘油的温度:T= ℃) 测量次数 1 2 3 4 5 6 U1/mV U2/mV ?U/mV f/310 ?3N ??10?3N/m 在此温度下甘油的表面张力系数为 N/m。经查表，在T= ℃时，甘油的表面张力系数为 N/m，百分误差为 %。 3、测量液体的浓度与表面张力系数的关系

改变酒精浓度,测量酒精不同浓度时的表面张力系数. [注意事项]

1、吊环须严格处理干净。可用NaOH溶液洗净油污或杂质后，用清洁水冲洗干净，并用热吹风烘干。

2、吊环水平须调节好.

3、仪器开机需预热15分钟。

4、在旋转升降台时，尽量使液体的波动要小。

5、工作室不宜风力较大，以免吊环摆动致使零点波动，所测系数不正确。

6、若液体为纯净水。在使用过程中防止灰尘和油污及其它杂质污染。特别注意手指不要接触被测液体。

7、力敏传感器使用时用力不宜大于0.098N。过大的拉力传感器容易损坏。 8、实验结束须将吊环用清洁纸擦干，用清洁纸包好待用。

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实验8 电热法热功当量的测量

实验8 电热法热功当量的测量

[实验目的]

1.用电热法测定热功当量

[实验仪器]

量热器、YJ-HQ-III液体汽化热综合实验仪、物理天平 量热器如图1所示,

搅拌电机 绝热盖 外筒 绝热内筒 加热器 隔热层 温度传感搅拌器 图1 YJ-HQ-III液体汽化热综合实验仪面板如图2所示

图2

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实验8 电热法热功当量的测量

[实验原理]

如果加在加热器两端的电压为V, 通过电阻的电流为I, 通过时间为t, 则电流作功为：

A=VIt (1)

如果这些功全部转化为热能，使量热器系统的温度从T0℃升高至Tf℃，则系统所吸收的热量为：

Q=Cs(Tf－T0) (2)

其中Cs是系统的热容量.

如果过程中没有热量散失，则

A＝JQ (3) 即热功当量为

J＝A／Q（J／cal） (4)

孤立的热学系统在温度从T0升到了Tf时的热量Q与系统内各物质的质量m1，m2?和比热容c1，c2?以及温度变化T0－Tf有如下关系

Q﹦（m1c1＋m2c2＋?）（T0－Tf） （5） 式中，m1c1，m2c2?是各物质的热容量。

在进行热功当量的测量中，除了用到的水外，还会有其他诸如量热器、搅拌器、温度传感器等物质参加热交换。即:

Q﹦(c式中，c

水

水

m水＋c内m内+cxmx)（T－T）

0

f

(６)

m水为水的热容量, c内m内为量热器内筒的热容量、cxmx 为搅拌器、加热

电阻、温度传感器等的热容量。如果量热器、搅拌器和温度传感器等的质量用水当量ω表示，则热功当量为

J＝VIt／〔(c水m水＋c内m内+ c水ω)（T0－Tf）（〕J／cal） (７)

ω可以由实验室给出，本实验仪的水当量ω=24.60g。 [实验内容]

1． 用天平称出内筒的质量,再用天平称出约140克左右低于室温约5℃的水，倒入量

热器中，安装好搅拌电机，测温探头和加热器的电缆线。 2． 打开电源开关。

3． 记下初始温度值T0℃。 4． 打开搅拌开关。

5． 打开加热开关（同时按触计时器“启动”按钮），系统开始加热、计时。 6． 当加热一段时间（如5分钟）后，关掉“加热开关”，停止加热，同时，记下加

热的时间，待温度不再上升时，记下系统的温度Tf℃。 7． 关掉“搅拌开关”,倒掉量热器中的水。

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