[實(shí)用新型]拉脫法測(cè)表面張力的自動(dòng)水平的球面接觸吊環(huán)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320278782.6
• 申請(qǐng)日: 2013-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203275243U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡再國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N13/02
• 分類號(hào): G01N13/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物理參數(shù)的測(cè)量領(lǐng)域，特別是液體表面張力系數(shù)的測(cè)量。?

背景技術(shù)

在物理實(shí)驗(yàn)中，液體表面張力可以采用拉脫法進(jìn)行測(cè)量，常用的測(cè)量?jī)x器的測(cè)量原理與專利“一種液體表面張力系數(shù)測(cè)定儀（申請(qǐng)?zhí)朇N01254339.X）”相同，測(cè)量的原理是：一個(gè)線狀或者面狀的物件，一般采用線狀的環(huán)形物件，簡(jiǎn)稱吊環(huán)，吊環(huán)的下面接觸液面，上面有牽引繩，牽引繩向上提升吊環(huán)，向上拉伸的力量由吊環(huán)的重力、粘附在吊環(huán)的液體的重力（這部分比較小）、表面張力三部分組成，向上拉升，表面張力與重力的方向相同，都是豎直向下的作用力，吊環(huán)底部高于液體水平面后，表面張力的作用顯現(xiàn)出來(lái)，要促使吊環(huán)逐漸上升，向上拉伸的力量逐漸變大，在粘附吊環(huán)的液面斷裂的前后拉力的變化量，就是表面張力；由于表面張力與接觸面的周邊長(zhǎng)度有關(guān)，因此一般將表面張力除以吊環(huán)的周邊長(zhǎng)度，定義為表面張力系數(shù)，比如對(duì)于環(huán)狀的物件，周邊長(zhǎng)度就是內(nèi)側(cè)周長(zhǎng)和外側(cè)周長(zhǎng)之和，表面張力系數(shù)與溫度、液體物質(zhì)有關(guān)。?

存在的問(wèn)題是：如果吊環(huán)的下面不在一個(gè)水平面內(nèi)，就會(huì)出現(xiàn)液面不同時(shí)斷裂，導(dǎo)致液面從傾斜面的高點(diǎn)位置最先斷裂，相鄰位置緊跟著斷裂，從而使測(cè)量的表面張力比真實(shí)值小，帶來(lái)較大的實(shí)驗(yàn)誤差。?

吊環(huán)的水平調(diào)節(jié)，一般采用三根金屬絲作為吊環(huán)懸掛線（在CN01254339.X中稱為吊絲），通過(guò)彎曲金屬絲、通過(guò)眼睛判斷吊環(huán)的下面是否處于一個(gè)水平面，從理論上講，三點(diǎn)決定一個(gè)平面的，存在調(diào)節(jié)的可能性，但事實(shí)上存在較大的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)誤差；而且，調(diào)節(jié)困難，測(cè)量速度緩慢。?

發(fā)明內(nèi)容

為避免表面張力測(cè)量時(shí)吊環(huán)不水平帶來(lái)的誤差，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種拉脫法測(cè)表面張力的自動(dòng)水平的球面接觸吊環(huán)。?

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：拉脫法測(cè)表面張力的自動(dòng)水平的球面接觸吊環(huán)，其特征是：吊環(huán)由一個(gè)圓筒和一個(gè)環(huán)形球面組成，圓筒的上部連接一個(gè)環(huán)形球面；環(huán)形球面的上、下兩個(gè)圓圈所在的平面相互平行，環(huán)形球面的上面的圓圈的直徑比雙層圓筒的內(nèi)徑大2-5mm，環(huán)形球面的下面圓圈的內(nèi)徑、外徑與圓筒的內(nèi)徑和外徑相同；雙層圓筒內(nèi)側(cè)的上部有一圈滾珠，雙層圓筒外側(cè)的頂部有向外凸出的半圓圈，半圓圈外側(cè)固定懸掛軟線，懸掛軟線連接到拉力傳感器的掛鉤上；吊環(huán)套在雙層圓筒的中間，吊環(huán)的環(huán)形球面接觸雙層圓筒的內(nèi)側(cè)圓筒上固定的滾珠，吊環(huán)的圓筒的底部接觸液面。吊環(huán)的圓筒和環(huán)形球面采用鋁合金，吊環(huán)的圓筒的內(nèi)徑為10cm、外徑為10.2cm、高1-2cm。半圓圈的直徑為1cm。?

本發(fā)明的有益效果是：使用時(shí)，吊環(huán)的圓筒連接的環(huán)形球面接觸雙層圓筒的內(nèi)側(cè)圓筒上固定的滾珠，吊環(huán)的底部接觸液面，由于滾珠與環(huán)形球面之間的摩擦小，吊環(huán)底部的不水平，導(dǎo)致作用在吊環(huán)底部的表面張力不對(duì)稱，不對(duì)稱的表面張力作用在吊環(huán)上，將帶動(dòng)環(huán)形球面發(fā)生微小位移，促進(jìn)吊環(huán)的底部處于一個(gè)水平面；自動(dòng)水平是依靠吊環(huán)底部的表面張力與上部的球面與滾珠的點(diǎn)接觸自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，不需要人為的調(diào)節(jié)，降低實(shí)驗(yàn)儀器的調(diào)節(jié)難度，提高實(shí)驗(yàn)的精度。?????

附圖說(shuō)明

圖1是表面張力測(cè)量示意圖。圖2是傾斜吊環(huán)示意圖。圖3是改進(jìn)的吊環(huán)示意圖。圖4是改進(jìn)的懸掛裝置示意圖。圖5是改進(jìn)后的各個(gè)部分的相互位置關(guān)系圖。?

其中，1、拉力，2、拉力傳感器，3、掛鉤，4、懸掛線，5、吊環(huán)，6、液面，7、傾斜吊環(huán)底部的高點(diǎn)，8、環(huán)形球面，9、圓筒，11、雙層圓筒，12、半圓圈，13、懸掛軟線，14、滾珠。?

具體實(shí)施方式

拉脫法測(cè)量表面張力的原理：測(cè)量表面張力的吊環(huán)5的底部邊緣處于液面6之下，吊環(huán)5的上部邊緣有三根懸掛線4，由于三點(diǎn)決定一個(gè)平面，因此可以調(diào)節(jié)三根懸掛線4，使吊環(huán)的底部邊緣處于一個(gè)水平面內(nèi)，為了能夠調(diào)節(jié)懸掛線4，懸掛線4采用金屬絲（在在CN01254339.X中稱為吊絲），金屬絲有一定的韌性，彎曲后可以保持其形狀，懸掛線4懸掛在拉力傳感器2的掛鉤3上，通過(guò)向上的拉力1，向上拉升，吊環(huán)逐漸脫離液面，浮力減少，重力和表面張力增加，當(dāng)?shù)醐h(huán)高于液體水平面后，向上增加的拉力主要用于克服逐漸增加的表面張力，拉力傳感器2顯示的拉力1的數(shù)值F增加，隨著吊環(huán)越升越高，吊環(huán)上粘附的部分液體下滑到液面，粘附液體的重力減少導(dǎo)致拉力的數(shù)值F減少，減少到某一個(gè)數(shù)值F1，粘附在吊環(huán)的液面同時(shí)斷裂，數(shù)值改變到F2，這兩個(gè)數(shù)值的差值F1-F2為表面張力，表面張力與吊環(huán)的線度（內(nèi)側(cè)周長(zhǎng)+外側(cè)周長(zhǎng)）之比，就是液體的表面張力系數(shù)。?