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1、FDNSTI液体外表张力系数测定仪专利产品金奖说明书上海复旦天欣科教仪器中国上海一、概述FD-NST-型液体外表张力系数测定仪是一种型拉脱法液体外表张力系数测定仪。由复旦大学物理试验教学中心与上海复旦天欣科教仪器联合研制的仪器与原测量仪器相比，具有以下三个优点：1用硅压阻力敏传感器又称半导体应变计测量液体与金属相接触的外表张力，该传感器灵敏度高，线性和稳定性好，以数字式电压表输出显示。2用确定高度的薄金属环及金属片替代原细铂丝环或铂丝刀口，的吊环不易变形，反复使用不易损坏或遗失。3吊环的外型尺寸经特地设计和试验试验，对直接测量结果一般不需要校正， 可得到较准确牢靠的结果。因此本仪器测量液体的外
2、表张力系数误差小，重复性好；有利于学生学习和把握硅压阻力敏传感器的原理和方法。本仪器是各类高校、中等专科学校物理试验和物理化学试验的抱负优质仪器。本仪器获得国家专利局颁发的专利金质奖。二、 用途1、用砝码对硅压阻力敏传感器进展定标,计算该传感器的灵敏度,学习传感器的定标方法 。2、观看拉脱法测液体外表张力的物理过程和物理现象,并用物理学基3本概念和定律进展分析和争论,加深对物理规律的生疏。3、测量纯水和其它液体的外表张力系数。4、测量液体的浓度与外表张力系数的关系如酒精不同浓度时的外表张力系数三、仪器组成及技术指标1、硅压阻力敏传感器1受力气程：00.098N2灵敏度：约 3.00V/N用砝码
3、质量作单位定标3非线性误差： 0.2%4供电电压：直流 5-12 伏2、显示仪器（1） 读数显示：200 mV三位半数字电压表（2） 调零：手动多圈电位器（3） 连接方式：5 芯航空插头3、力敏传感器固定支架、升降台、底板及水平调整装置4、吊环：外径 3.496cm、内径 3.310、高 0.85cm 的铝合金吊环。5、直径 12.00cm 玻璃器皿一套6、砝码盘及 0.5 克砝码 7 只。7、外型尺寸1支架及底盘尺寸：280mm280mm320mm2仪器尺寸：240mm240mm100mm8、用本仪器测量水等液体的外表张力系数的误差 5%四、整机使用留意事项1、吊环须严格处理干净。可用 Na
4、OH 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、吊环水平须调整好，留意偏差10 ，测量结果引入误差为 0.5%； 偏差20 ，则 误差 1.6%。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。5、工作室不宜风力较大，以免吊环摇摆致使零点波动，所测系数不正确。6、假设液体为纯洁水。在使用过程中防止灰尘和油污及其它杂质污染。特别留意手指不要接触被测液体。7、力敏传感器使用时用力不宜大于 0.098N。过大的拉力传感器简洁损坏。8、试验完毕须将吊环用清洁纸擦干，用清洁纸包好，放入枯燥缸内。五、使用步骤1、开机预热。2、清洗玻璃器皿和吊环。3、在玻璃器皿内
5、放入被测液体并安放在升降台上。玻璃盛器底部可用双面胶与升降台面贴紧固定4、将砝码盘挂在力敏传感器的钩上。5、假设整机已预热 15 分钟以上，可对力敏传感器定标，在加砝码前应首先对仪器调零，安放砝码时应尽量轻。6、换吊环前应先测定吊环的内外直径，然后挂上吊环，在测定液体外表张力系数过程中，可观看到液体产生的浮力与张力的状况与现象，以顺时针转动升降台大螺帽时液体液面上升，当环下沿局部均浸入液体中时，改为逆时针转动该螺帽，这时液面往下降或者说相对吊环往上提拉，观看环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。特别应留意吊环马上拉断液柱前一瞬间数字电压表读数值为 U1，拉断时瞬间数字电压表读数为 U2
6、。登记这两个数值。六、试验数据例1、硅压阻力敏传感器定标力敏传感器上分别加各种质量砝码，测出相应的电压输出值，试验结果见表 1。表 1力敏传感器定标物体质量 m/g0.5001.0001.5002.0002.5003.0003.500输出电压 V/mV15.029.844.959.974.987.4103.0经最小二乘法拟合得仪器的灵敏度 B=2.938103mV/N，拟合的线性相关系数 r=0.9997。上海地区重力加速度 g=9.794m/S2。2、水和其它液体外表张力系数的测量用 游 标 卡 尺 测 量 金 属 圆 环 ： 外 径D1=3.496cm, 内 径D2=3.310cm，调整上
7、升架，记录环在马上拉断水柱时数字电压表读数U1，拉断时数字电压表的读数U2，结果见表 2。表 2 纯水的外表张力系数测量 (水的温度 24.30)1131.384.846.515.5972.912139.593.446.115.4572.263144.398.645.715.3271.66459.413.846.615.6273.06565.218.646.615.6273.06625.6-20.546.115.4572.26测量次数U /mV1U /mV2DU /mVf/10-3Na 10-3 N/m在此温度下水的外表张力系数为 72.5410-3N/m。经查表，在T=24.30时水的外表张
8、力系数为 72.1410-3N/m，百分误差为0.55%。表 3 乙醇的外表张力系数测量(乙醇的温度 T=25.20)19.3-4.613.94.6621.8029.4-4.513.94.6621.80310.6-3.414.04.6921.94413.8-0.113.94.6621.80516.92.914.04.6921.94618.95.013.94.6621.80测量次数U /mV1U /mV2DU /mVf/10-3Na 10-3 N/m在此温度下乙醇外表张力系数为 21.8510-3N/m。经查表，在T=25.20时乙醇的外表张力系数为 21.9510-3N/m，百分误差为0.46
9、%。表 4 甘油(丙三醇)的外表张力系数测量(甘油的温度:T=24.30)测量次数U /mV1U /mV2DU /mVf/10-3N119.0-18.037.012.4a 10-3 N/ m58.00250.013.136.912.458.00352.615.736.912.458.00455.818.837.012.458.00558.320.837.512.658.93662.726.836.91.2458.00在此温度下甘油的外表张力系数为 58.1610-3N/m。经查表，在T=24.30时，甘油的外表张力系数为59.4010-3N/m，百分误差为2.1%。一个金属环固定在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起圆环，当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差值f 为f= (D1+D2)1式中： D1、D2 分别为圆环外径和内径， 为液体外表张力系数， g 为重力加速度，所以液体外表张力系数为： =f/ (D1+D2)2 由1式，得液体外表张力f=(U1U2)/B(3)B 为力敏传感器灵敏度，单位 V/N。
