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测量液体表面张力系数实验中液膜断裂点问题的讨论

2021-07-27王奕贤孙锦栋黄泽淇张雅男芮云军

物理实验 2021年7期
关键词:实验

方 正,王奕贤,孙锦栋,黄泽淇,张雅男,杨 迎,芮云军

(1.南京工业大学 数理科学学院,江苏 南京 211816;2.南京信息工程大学 工程训练中心,江苏 南京 210044)

液体表面存在着张力,趋向于将液体表面收缩为球形,表面张力系数是表征张力大小的重要参量. 表面张力在船舶制造、水利学、化学化工、凝聚态物理中都有广泛应用,因此测量液体表面张力系数具有重要的现实意义. 表面张力系数有很多测量方法,如拉脱法、毛细管法、滴重法、气泡法等[1-4],其中拉脱法是通过拉升吊环下的液膜直至断裂,从而测量液体表面张力系数的方法. 现在更多采用力敏传感器实时记录吊环受力,从而计算出表面张力系数. 相比传统的约利弹簧秤,力敏传感器读数方便,测量更可靠[1]. 为了提高实验精度,人们对拉脱法实验仪器进行了很多研究,如金属丝形状、吊环的直径、拉升速度等[5-9]. 但在实验过程中,测量点的选取非常重要,关系到实验结果的精确程度以及对物理概念的理解[10-11]. 王美玉等人采用液膜拉断前电压表读数的最大值做为测量点,得到的表面张力系数误差为2.7%[12]. 郑经学等人也认为读取吊环上升过程中数字电压表显示的最大值使实验的数据测量更为准确[13]. 另一些研究者则认为最佳读数的选取点,应为断裂时瞬间的电压值,而不是拉断前出现的最大电压值[14-16]. 为什么会出现2种不同的观点?究竟选择电压“最大值”还是断裂前的“瞬间值”,大学物理实验过程中,学生……

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