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1、化学原理II实验系列教学课件,最大压差法测表面张力,中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心,主讲教师：吕开河,主要内容,1.掌握最大压差法测定表面张力的原理及方法；2.测定正丁醇水溶液的表面张力，了解表面张力的概念及影响因素；3.学习Gibbs公式及其应用。,实验目的,主要内容,测定装置如图21。,实验原理,测定时，将分液漏斗的活塞打开，使瓶内压力增加，气泡即可通过毛细管（要求它的尖嘴刚刚与液面接触）。从浸入液面的毛细管端鼓出空气炮时，需要高出外部大气压的附加压力，以克服气泡表面张力。如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形的（图2-2）。,实验原理,图2-2 气泡最小曲率半径示意图,实
2、验原理,分别测出一种已知表面张力的液体（例如水）和另一未知表面张力液体（如正丁醇水溶液）的附加压力最大值，这时因为R=r：式中：已知表面张力液体的最大附加压力；1 已知液体的表面张力。,式中：未知表面张力液体的最大附加压力；2 未知液体的表面张力。,因为两种液体的最大附加压力（即最大压差）是在同一仪器的同一毛细管测的。所以，上两式的r是相同的，若将r消去即得：,实验原理,主要内容,1仪器 最大压差法测表面张力装置一套，洗瓶，吸耳球。2.药品 正丁醇（分析纯），蒸馏水。,实验仪器与药品,主要内容,1.用洗液洗表面张力测定仪的外套管和毛细管 方法是在外套管中放入少量洗液,倾斜转动外套管,使洗液与外
3、套管接触(注意不要让洗液从侧管流出).再将毛细管插入,这时保持外套管倾斜不动,转动毛细管,使洗液与毛细管接触,再用洗耳球吸洗液至毛细管内,洗毛细管内壁.用完的洗液倒回原来瓶中,然后用自来水充分冲洗外套管和毛细管,最后用蒸馏水冲洗外套管和毛细管各三次,即可进行下面实验。,实验步骤,2.在外套管中放入蒸馏水(作为已知表面张力的液体,其表面张力见附录二),将毛细管插入外套管,塞紧塞子,并使毛细管尖端刚碰到液面。读出斜管压差计下面一根管内的零点液位h0（此时斜管压力计两端都通大气）。按图21所示装好仪器，分液漏斗中装满自来水。,实验步骤,3.打开分液漏斗的活塞，使分液漏斗中的水慢慢滴入广口瓶中，这时瓶
4、内压力 逐渐增加，气泡将通过毛细管端。从斜管压力计读出第一个气泡通过毛细管端时的最高液位h1,如此重复三次，测三个平行数据，取平均值得h2。,实验步骤,4.测完蒸馏水的最大压差后，倒掉蒸馏水，用0.02mon/L的正丁醇洗一次外套管和毛细管，然后再加入该溶液，象测蒸馏水的最大压差一样，测定该溶液的最大压差。依次侧得0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35mom/L的正丁醇溶液的最大压差。（注意：每更换一次溶液，都应用待定液洗外管套管和毛细管）。,实验步骤,主要内容,1.由附录查出实验温度下蒸馏水的表面张力。2.由公式 计算出不同浓度正丁醇溶液的表面张力，用表格的形式列出计算结果，并取一组数据附计算实例。3.以表面张力为纵坐标，以浓度为横坐标，在坐标纸上画出正丁醇溶液的-c图。4.在-c图上选若干点，作不同浓度曲线时切线，依Gibbs公式（2-1）求出相应的表面吸附量；并在坐标纸上画出正丁醇溶液的吸附等温线。,实验结果处理,主要内容,思考题,1.实验中，如果毛细管深入液面1mm会造成多大误差？2.实验中，为什么要尽量放慢鼓泡速度？3.实验中，为什么要求从稀到浓逐个测定不同浓度溶液的表面张力？4.解释-c曲线的变化趋势。5.实验中，影响表面张力测定准确性的因素有哪些？,
