【液體表面張力動態測量實驗儀】
功能/作用介紹
簡介
液體表面張力系數測量是大學物理實驗教學內容之一，但目前使用的實驗方法和手段均基于靜態法原理設計，如毛細管上升法、拉脫法、懸滴法、滴體積法、最大氣泡壓力法等?；凇皻馀莘l當量法” 原理設計的動態液體表面張力測量實驗裝置及實驗方法，將現代測量技術與大學物理實驗教學緊密結合，提高了教學水平和教學質量。
液體表面張力動態測量實驗儀是一種應用于大學物理實驗教學上，面向學生使用的操作性強、可靠性高、重復性好，物理量顯示簡潔并可根據實驗原理進行不同實驗內容測量的實驗裝置。
液體表面張力動態測量實驗儀分成三個部分：主機平臺、測量室、升降機構。
主機平臺主要包括有：儀器面板，加熱墊。儀器面板上有：溫度顯示、計時器、氣泡瞬時壓強顯示、測量控制按鈕及數據采集器和USB電纜線插孔。加熱墊上放置裝有待測液體的燒杯。
測量室主要包括有：微型氣泵，可調氣體流量計，微差壓傳感器，測量探頭。測量探頭由一根正壓毛細管、一根負壓毛細管和溫度計組成。
升降機構主要包括有：齒輪軌道，手輪，和標尺。齒輪軌道固定在主機平臺上，測量室可隨手輪上下移動。
液體表面張力動態測量原理及方法為：
將毛細管插入液體中，該毛細管另一頭接一個三通，三通一路接氣流量可調的氣源，可向液體吹氣，每秒鐘吹若干個氣泡。三通另一路接傳感器的正壓端，傳感器的負壓另接一根毛細管直接插入液體。微差壓傳感器即可檢測氣泡不斷形成、長大和破滅過程中氣泡內壓強變化，可獲得1條等幅振蕩曲線,即為實驗獲得的氣泡內壓強變化與時間關系曲線。曲線的最低點b和最高點c,兩點分別對應氣泡即將脫離管口和氣泡曲率半徑最小，即氣泡壓強最小和最大的兩種狀態。該曲線的縱坐標為氣泡內壓強值，橫坐標為時間，表示氣泡形成的速度。由于氣泡的壓強差和氣泡形成速度與液體表面張力系數密切相關，因此，可以根據曲線的振幅和頻率求解出一個與真實表面張力系數相當的數值，稱之為當量表面張力系數。由于該方法是以一定時間內所形成的氣泡壓強幅值和頻率為測量參數來求解當量表面張力系數，故稱為“氣泡幅頻當量法 ”。
實驗可以得出，在氣流量不變的條件下，毛細管插入越深，測得的壓強差越小，而氣泡生成的周期越大，反之亦然。因此毛細管入深度所帶來的影響是互補的。如果實驗測量時保持毛細管的插入深度不變，即可消除其對表面張力計算產生的影響。溫度對液體表面張力有不同程度的影響，在測定表面張力的同時，必須給出溫度參數。
液體表面張力動態測量實驗儀采用計算機進行數據采集和處理，包括了傳感器，信號處理，計算機組成的現代測量技術的許多基礎知識以及用計算機處理實驗數據的一些基本方法。
液體表面張力動態測量實驗儀采用上述實驗原理和技術方法。該實驗儀在實驗教學中可開展的實驗內容豐富，例如，探索和研究毛細管插入液面深度對氣泡內壓差 和氣泡生成周期 的關系;建立表面張力系數氣泡幅頻當量法數學模型公式;研究不同物質水溶液的表面張力系數與溫度的變化關系并與水進行比較;研究不同物質水溶液濃度的變化與表面張力系數的關系等，緊密結合了現代科學技術，可拓展學生的知識面，提高物理實驗教學質量。
作品名稱：液體表面張力動態測量實驗儀
完成單位：浙江大學物理實驗教學中心
