[發明專利]一種測量液體表面張力的裝置

在審

• 申請號: 202010171334.0
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111323340A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 王成鳳;盧守青;張永亮;劉杰;撒占友;王昊;翟雪峰;曹建霞;張冉
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01N13/02
• 分類號: G01N13/02
• 代理公司: 青島博展利華知識產權代理事務所(普通合伙) 37287
• 代理人: 楊春雷

本發明公開了一種測量液體表面張力的裝置，包括立桿、頂部安裝框、力敏傳感器模塊、測量圓環模塊、數字電壓表、水浴箱、水浴箱基座、彈簧模塊和底座調平模塊。首先將裝有待測液體的燒杯放置在水浴箱內置物槽中，調節底座至水平，固定力敏傳感器，將測量圓環調節至水平，啟動底部定滑輪將水浴箱調節至合適位置，打開加熱開關、水泵開關將待測液體加熱至所需溫度，啟動頂部定滑輪使測量圓環緩緩升降，測量液體表面張力。力敏傳感器及測量圓環可左右移動，水浴箱內設置三個燒杯，可實現一次實驗測量三組數據，同時水浴箱可以研究溫度對液體表面張力的影響；測量圓環模塊上配有水平儀，可以保證圓環水平落入和拉出液面，從而使測量結果更加準確。

技術領域

本發明屬于測量設備技術領域，尤其涉及一種拉脫法測量液體表面張力的裝置。

背景技術

表面張力是液體表面層由于分子受力不均衡而形成的沿著液體表面的、收縮液面的力，作用于單位長度上的張力稱為表面張力系數。測量液體表面張力系數的方法有很多種，如拉脫法、最大氣泡法、滴重法、毛細管法等，其中拉脫法是最常用的方法之一。拉脫法的具體方法是將力敏傳感器固定端固定，受力端懸掛測量圓環，使圓環升降產生環狀液膜。隨著圓環的升降，力敏傳感器上電壓變化。由液膜斷裂前、后力敏傳感器上電壓的變化量可得出待測液體的表面張力。

傳統方法存在以下問題：

1.測量圓環不易調節水平：實驗要求測量圓環水平的進入和拉出待測液體，傳統方法中測量圓環進出待測液體前后是否保持水平只能靠實驗人員的目測，偏差較大。

2.手動控制測量圓環：傳統方法中圓環進出液面需要手動操作，難以控制圓環勻速升降，同時手動操作容易產生不均勻抖動，使得液膜提前破裂，測量結果不準確。

3.測量圓環升降行程小：傳統方法中依靠調節載物臺升降螺母使載物臺升降實現測量圓環進出待測液體，可操作的行程較小，液膜無法破裂，且容易造成液面的波動。

4.無法進行變溫實驗：溫度對表面張力的影響較大，而傳統方法中沒有加熱和保溫控制裝置，限制了實驗的進一步進行。

發明內容

本發明提供一種可以解決上述問題的測量液體表面張力的裝置，并能進一步研究溫度對表面張力的影響。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種測量液體表面張力的裝置，其特征在于：包括立桿、頂部安裝框、力敏傳感器模塊、測量圓環模塊、數字電壓表、水浴箱、水浴箱基座、彈簧模塊和底座調平模塊；所述立桿用于支撐頂部安裝框，所述力敏傳感器模塊包括力敏傳感器及金屬外殼、頂部力敏傳感器滑動及定位裝置；所述力敏傳感器滑動及定位裝置固定在頂部安裝框的下方，其包括定位卡槽、頂部定滑輪、頂部滑輪控制按鈕；

所述測量圓環模塊包括三角支架、調節旋鈕、水平儀、圓形托盤和測量圓環；所述的調節旋鈕固定在三角支架上，通過剛性繩索與力敏傳感器受力端繩索相連，通過柔性繩索與圓形托盤相連；所述圓形托盤中央固定水平儀，通過剛性繩索連接測量圓環，用以調節測量圓環水平；

頂部定滑輪拉動懸掛于力敏傳感器受力端上繩索的一端，使測量圓環上下移動；定位卡槽遠離立桿的一側有磁性，用以固定力敏傳感器，從而使測量圓環分別落入三個燒杯的中央；

所述水浴箱放置在水浴箱基座上，水浴箱基座上畫有定位框，以確保測量圓環準確落入待測液體中；水浴箱外側設置溫度顯示屏、加熱開關及水泵開關，內部設置測溫儀、加熱桿、水泵、置物板、置物槽；置物板設于水浴箱底部，置物板內部有三個中空的置物槽，實驗時將燒杯分別放在置物槽中；

所述彈簧模塊由4組相同的彈簧組成，彈簧外部設置可伸縮金屬外殼，由底部定滑輪控制伸縮；

數字電壓表將數據輸出到計算機，隨著測量圓環的升降，電壓會漸減后漸增至一峰值后漸減，最后驟減，驟減的轉折點即為液膜破裂時的讀數。