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- 1. 实验一 液体表面张力系数的
测定
天水师范学院物理与信息科学学
院
- 3. 【实验目的】
1. 用砝码对硅压阻力敏传感器进行定标 , 计算该传感器
的灵敏度 , 学习传感器的定标方法。
2 .观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象
, 并用物理学基本概念和定律进行分析和研究 , 加深
对物理规律的认识。
3. 测量水的表面张力系数。
【实验仪器】
FD-NST-Ⅰ 型液体表面张力系数测定仪、温度
计、游标卡尺、铝合金吊环、片码、吹风机
- 5. 图 3-1-3 FD-NST-Ⅰ 型液体表面张力系数测定仪
1 、调节螺丝 2 、升降螺丝 3 、玻璃器皿 4 、吊环 5 、力敏传
感器
6 、支架 7 、固定螺丝 8 、航空插头 9 、底座 10 、数字电
压表 11 、调零
- 6. 【实验内容】
1. 开机预热。
2. 用游标卡尺在不同方位分别测量吊环的内外直径 3 次,之
后清洗玻璃器皿和吊环,并用吹风机吹干待用。
3. 力敏传感器定标。将砝码盘挂在力敏传感器的钩上,对仪
器调零,之后把砝码片依次加入砝码盘,记下与此对应的电
压值填入表 3-1-1 ,最后通过最小二乘法计算仪器的灵敏度。
4. 将烧杯中准备好的水倒入玻璃器皿,并将玻璃器皿安放在
升降台上。(玻璃盛器底部可用双面胶与升降台面贴紧固定
)
5. 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,顺时针转动升降台大螺
帽时液体液面上升,当吊环下沿部分均浸入液体中时,改为
逆时针转动该螺帽,这时液面下降(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膜前一瞬间数字电压表读数
值,拉断时瞬间数字电压表读数为,记下这两个数值。
6. 多次测量,用温度计记下水温,将测量结果填入表 3-1-2 ,
并计算水的表面张力系数。
- 7. 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,注意偏差,测量
结果引入误差为;偏差,则 误差。
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。
- 11. 【实验原理】
在温度的升高时,固体长度和温度之间的关系
为: l = l (1 + αt + βt + )
2
0
l0 α , β ,
式中 为温度℃时的长度, β 是和
α被测物质有
关的常数,都是很小的数值,而 以下各系
数和 l = l0 (1 + αt )
α
相比更小,所以在常温下可以忽略,则
t =0
上式可
以写成:
- 12. b(n2 − n1 ) b∆n
α= =
2 Dl (t 2 − t1 ) 2 Dl∆t
- 13. 【实验内容】
1. 用米尺测金属棒长之后,将其插入线
胀系数测定仪的金属桶中。
2. 安装温度计(插温度计时要小心,且
勿碰撞,以防损坏)。
3. 将光杠杆放在仪器平台上,其后足尖
放在金属棒的顶端上,光杠杆的镜面
在铅直方向。在光杠杆前 1.5m ~ 2.0m
处放置尺读望远镜。调节望远镜,看
到平面镜中直尺的像。
- 14. 4. 给线胀系数测定仪通电,加热金属棒,
观察温度计读数和望远镜中标尺的读数
变化情况,每升高 5℃ 或 10℃ ,记下相
应的望远镜中标尺的读数。
5. 利用公式计算尺读望远镜的直尺到光杠
杆平面镜间的距离和光杠杆后足尖到两
前足尖连线的垂直距离。
6. 求同一温度下标尺读数的平均值,用逐
差法求平均值:
(n5 − n1 ) + (n6 − n 2 ) + (n7 − n3 ) + ( n8 − n 4 )
∆n =
4
- 19. 【实验原理】
本实验采用混合法测定水的比汽化热。具体方法
如下:将质量为 M 沸点温度为 T3 水蒸气
,通过
短的玻璃管加接一段很短的橡皮管 ( 或乳胶管 ) 和 M
量 0
T2 C
热器内杯连通。当质量为 的水蒸汽进入量热
T1 0 C T2 0 C
器
ML + MCW (T3 − T2 )
内杯的水中被凝结成水并降温至时 ,水蒸
气
L cW
[ mcW + ( m1 + m2 ) c] ( T2 − T1 )
放出的热量使量热器整体温度从 升至
- 20. 式中 m 原先在量热器中水的质量; c 为量
m1 m2
热器内筒和搅拌器的比热容; 、 分别
为量热器和铝搅拌器的质量。如果在此过程中没有热
量损失,可根据热平衡方程得到: W + ( m1 + m2 ) c]( T2 − T1 )
ML + MCW (T3 − T2 ) = [ mc
L=
[ mcW + ( m1 + m2 ) c]( T2 − T1 ) − McW ( T3 − T2 )
M
- 22. 【实验内容】
1. 集成电路温度传感器的定标。
2. 用物理天平秤量热器和搅拌器的质量,然后在量
热器内筒中加一定量的水,再秤出盛有水的量热器
内筒和搅拌器的质量并减去得到水的质量,用温度
计测量室温。
3. 将盛有水的量热器内杯放在冰块上 , 预冷却到室温
以下较低的温度。但被冷却水的温度须高于环境的
露点,如果低于露点,则实验过程中量热器内杯外
表有可能凝结上簿水层,从而释放出热量,影响测
量结果。
4. 将预冷过的内筒放回量热器内并放在水蒸汽管下
,使通汽橡皮管插入水中约深,注意汽管不宜插入
太深以防止通汽管被堵塞。
- 23. 5. 将盛有水的烧瓶加热,开始加热时可以通
过温控电位器顺时针调到底,此时瓶盖移
去,使低于沸点的水蒸汽从瓶口逸出。当
烧瓶内水沸腾时可以由温控器调节,保证
水蒸汽输入量热器的速率附合实验要求。
6. 停止电炉通电,并打开瓶盖不再向量热器
通汽,继续搅拌量热器内杯的水,读出水
和内杯的未温度。再一次秤量出量热器内
筒水的总质量。 7. 将所得到的测量结果代
入公式 (3-5-1) ,求得水在沸点时的比汽化
热。由于水的沸点和压强有关,实验时测
得当地大气压值,查表得到水的沸点。
【思考题】
1. 为什么烧瓶中的水未达到沸腾时,水蒸汽
不能通入量热器中?
2. 本实验中哪些环节还会产生误差,试分析
?
- 25. 【实验简介
】
1mol 理想气体在等体过程中所吸收的热量为
dQ ,气体的温度由 T 升高到 T+dT ,则气体
的定体摩尔热容 = dQ dT
C V ,m
V
;若
1mol 理想气体在等压过程中所吸收的热量为
,气体的温度由升高到,则气体的定压摩尔 C = dQ P
dT
P,m
热容 。气体的定压摩尔热容
C
与定体摩尔热容之比称为
γ =
P,m
C
V,m
比热容比。是热力学过程特别是绝热过
程中的重要参量。本实验用新型扩散硅压力
传感器测空气的压强,用电流型集成温度传
感器测空气的温度变化,通过绝热膨胀法得
- 29. 【实验内容】
1. 按图 3-6-1 接好仪器的电路,的正负极请勿接错。
2. 把活塞关闭,活塞打开,用打气球把空气稳定的充入
贮气瓶内,用压力传感器和 AD590 温度传感器测量空气
的压强和温度,记录瓶内压强均匀稳定时的压强和温度
值(室温为)。
3. 突然打开活塞,当贮气瓶内的空气压强降低至环境大
气压强时(这时放气声消失),迅速关闭活塞。
4. 当贮气瓶内空气的温度上升至室温时记下贮气瓶内气
体的压强。
5. 重复 2.3.4 各步操作,将结果填入表 3-6-1 。用公式(
3-6-6 )进行计算,求空气比的热容比值。
- 30. 注意事项
1. 实验内容 3 打开活塞放气时,当听到放气声
结束应迅速关闭活塞,提早或推迟关闭活塞,
都将影响实验要求,引入误差。由于数字电压
表尚有滞后显示,如用计算机实时测量,发现
此放气时间约零点几秒,并与放气声产生与消
失很一致,所以关闭活塞用听声更可靠些。
2. 实验要求环境温度基本不变,如发生环境温
度不断下降情况,可在远离实验仪适当加温,
以保证实验正常进行。