西安交通大學實驗報告課程：物理化學實驗日期：年月日專業班號：組別：交報告日期：年月日姓名：學號：同組者：教師審批：實驗名稱：液體表面張力的測定及應用一、實驗目的1.學習和掌握最大氣泡壓力法測定液體表面張力的原理和方法；2.加深理解吉布斯表面吸附公式及其應用；3.了解等面積圖解微分法的基本原理；4.學習借助計算機初步用非線性擬合法處理實驗數據。二、實驗原理1.表面張力的測定：本實驗采用最大氣泡壓力法測定乙醇水溶液的表面張力，儀器如下圖所示：表面張力儀中的毛細管與待測液體面相切時，液面即沿毛細管上升。打開分液漏斗的活塞，使水緩慢下滴而減少系統壓力，這樣毛細管內液面上受到一個比試管中液面上大的壓力，當此壓力差在毛細管端面上產生的作用力稍大于毛細管口液體的表面張力時，氣泡就從毛細管口逸出，這一最大壓力差可由數字式微壓測量儀上讀出。其關系式為如果毛細管半徑為r，氣泡由毛細管口逸出時受到向下的總壓力為，氣泡在毛細管受到的表面張力引起的作用力為2πrσ。剛發生氣泡自毛細管口逸出時，上述壓力相等即若用同一根毛細管，對兩種具有表面張力分別為σ1、σ2的液體而言，則有下列關系：式中為儀器常數其單位為m。因此，以已知表面張力的液體為標準，即可求出其它液體的表面張力，將這種測定表面張力的方法叫做最大氣泡壓力法。2.吉布斯吸附公式：純液體表面層的組成與內部層相同，因此，液體降低體系表面自由能的唯一途徑是盡可能縮小其表面積。對于溶液則由于溶質會影響表面張力，因此可以調節溶質在表面層的濃度來降低表面自由能。根據能量最低原則，溶質能降低溶劑的表面張力時，表面層中溶質的濃度應比溶液內部來得大。反之溶質使溶劑的表面張力升高時，它在表面層中的濃度比在內部的濃度來得低，這種表面濃度與溶液內部濃度不同的現象叫“吸附”。顯然，在指定溫度和壓力下，吸附與溶液的表面張力及溶液的濃度有關，Gibbs用熱力學的方法推導出它們之間的關系式。對于二組分溶液，當溶質的活度可用其相對濃度代替時，Gibbs公式可以表示為：式中Γ為表面吸附量（mol/m2）；σ為溶液的表面張力（J/m2）；T為熱力0.500.1715-0.5000.0675---1.000.3430-0.4770.06440.3430-0.003106-0.0090531.500.5146-0.4570.06170.3430-0.002701-0.0078722.000.6861-0.4370.05900.3430-0.002701-0.0078723.001.0291-0.4070.05500.6861-0.004051-0.0059044.001.3722-0.3870.05230.6861-0.002701-0.0039365.001.7152-0.3680.04970.6861-0.002566-0.0037397.002.4013-0.3430.04631.3722-0.003376-0.0024609.003.0874-0.3120.04211.3722-0.004186-0.00305012.004.1165-0.2780.03752.0583-0.004591-0.00223015.005.1457-0.2570.03472.0583-0.002836-0.00137718.006.1748-0.2430.03282.0583-0.001890-0.00091823.007.8900-0.2210.02983.4304-0.002971-0.000866Equation：

(2)dσ/dc-c擬合曲線：(3)擬合Γ-c曲線則由上述圖線值及報告值可知：P則Γ故，乙醇分子的橫截面積：q六、實驗結論與討論：實驗測得乙醇分子的截面積為：2.69×10誤差分析：1.實驗時，壓差計的讀數由人為觀察，長時間觀察不準確，可能造成誤差。2.氣泡冒出的速度人為不易控制，而且毛細管下端可能會略微插入液面可能造成一定的誤差。七、思考題：1.實驗中為什么要保持表面張力儀A垂直？答：如果不能使毛細管尖端與待測溶液液面保持垂直并相切，那么氣泡不能連續逸出，使壓力計的讀數不穩定，且影響溶液的表面張力。2.在測定過程中，如果冒氣泡的速度太快會有何影響？答：如果氣泡逸出速度太快，氣泡的形成與逸出速度快而不穩定，致使壓力計的讀數不穩定，不易觀察出其最高點而引起較大誤差。3.如果往表面張力儀中加入的待測液體過多，會對測得的