CN208805439U - 一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及物理实验器具技术领域，具体涉及一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置；包括底板、水平调节螺钉、C型板、毛刷、储液箱、锥形支撑座、水缸、立杆、固定件、硅压阻力敏传感器、数字电压表和吊环；本实用新型通过调节排水管下部的流量调节阀，能对流下的水流的速度进行调节，而且调节时装置发生震动的幅度相对较小，能减小水缸内的水泛起涟漪的现象，从而保证了在吊环和水缸内水脱离时读取数字电压表示数的正常进行，减小了实验误差；在测量多种液体表面张力时，通过调节流量调节阀，能将水缸内的液体放出，并最终流至储液箱内；不需要频繁地将水缸取下，不仅操作比较简便，而且也比较节省人力，同时也提高了实验的效率。

Description

一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置

技术领域

本实用新型涉及物理实验器具技术领域，具体涉及一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置。

背景技术

液体表面任意二相邻部分之间垂直于它们的单位长度分界线相互作用的拉力。表面张力的形成同处在液体表面薄层内的分子的特殊受力状态密切相关。表面张力的存在形成了一系列日常生活中可以观察到的特殊现象。例如：截面非常小的细管内的毛细现象、肥皂泡现象、液体与固体之间的浸润与非浸润现象等。

大学物理实验中为了得出液体的表面张力，经常需要做实验，实验的原理为：

测量一个已知周长的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，求得该液体表面张力系数的实验方法称为拉脱法.若金属片为环状吊片时，考虑一级近似，可以认为脱离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即

F＝απ(D1十D2) (1)

式中，F为脱离力，D1，D2分别为圆环的外径和内径，α为液体的表面张力系数。

硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥，当外界压力作用于金属梁时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压大小与所加外力成正此，即

△U＝KF (2)

式中，F为外力的大小，K为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，△U为传感器输出电压的大小。

通过一系列的计算最终获知液体的表面张力。但是现在使用的表面张力测定装置虽然能获知液体的表面张力，但是其仍存在以下不足之处需要改进；

1、现有的实验装置大都通过升降台或者通过旋转活塞杆，调节水缸中的水面与吊环之间的距离，但是在调节升降台或者活塞杆时，装置不可避免地会发生震动，使得水缸内的水泛起涟漪，从而影响在吊环和水缸内水脱离时读取数字电压表示数的正常进行，增大实验误差。

2、实验者不能准确捕捉吊环和液体液面相脱离瞬间数字电压表上显示的数值，从而使得实验误差增大，降低实验的精确度。

3、在测量多种液体表面张力时，需要频繁地将水缸取下，并将其中的水倒出，不仅操作比较麻烦，而且也比较耗费人力，同时也降低了实验的效率。

4、每测量完一种液体时如不对水缸内壁进行及时的清理，再测量下一种液体时，水缸内壁上粘附的液体会对可能会对实验产生干扰，造成实验误差增大，减小了实验的精度。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置，用于解决背景技术所提出的的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置，包括底板、水平调节螺钉、C型板、毛刷、储液箱、锥形支撑座、水缸、立杆、固定件、硅压阻力敏传感器、数字电压表和吊环；所述底板的四角位置均设有水平调节螺钉，所述底板的上端面设有C型板，所述C型板右端面的外壁上滑动设有毛刷，所述C型板内设有储液箱，所述C型板与位于其正上方的锥形支撑座通过弹簧相连接，所述锥形支撑座的内部盛放有水缸，所述水缸的壁上纵向开设有环形槽，所述环形槽和水缸的内部通过注水孔相连通，所述水缸的底部为锥形结构，且水缸的底部设有排水管，所述排水管的下部设有流量调节阀；所述底板上端面的后部垂直设有立杆，所述立杆的外侧滑动设有固定件，且所述固定件的左端部开设有圆形通孔，右端部设有固定螺丝，所述硅压阻力敏传感器通过其后部的安装杆插接在圆形通孔内，且所述硅压阻力敏传感器与其后方的数字电压表电连接，所述硅压阻力敏传感器的前端部挂设有吊环，所述吊环位于水缸的正上方。

优选的，所述圆形通孔的孔径等于所述安装杆的直径。

优选的，所述C型板左、右两端面的顶部和锥形支撑座顶部的左、右两侧均设有连接耳片，位于同侧的两连接耳片通过弹簧相连接。

优选的，所述储液箱前、后两端面的中部均设有矩形把手。

优选的，所述C型板右端面的外壁上设有矩形安装板，所述矩形安装板的右端部开设有燕尾槽，所述毛刷的左端部固定设有与燕尾槽相配合的梯形滑杆。

优选的，所述毛刷的曲率半径等于所述水缸上部的半径。

(三)有益效果

1、通过调节排水管下部的流量调节阀，能对流下的水流的速度进行调节，而且调节时装置发生震动的幅度相对较小，能减小水缸内的水泛起涟漪的现象，从而保证了在吊环和水缸内水脱离时读取数字电压表示数的正常进行，减小了实验误差。

2、若检测的是无色液体，通过在环形槽内加入泡沫小颗粒(粒径大于注水孔的孔径)，通过流量调节阀调节水缸内液体下降时，只需要观察环形槽内泡沫小颗粒的运动状态即可，实验者能准确捕捉吊环和液体液面相脱离瞬间数字电压表上显示的数值，从而使得实验误差减小，提高了实验的精确度。

3、在测量多种液体表面张力时，通过调节流量调节阀，能将水缸内的液体放出，并最终流至储液箱内。不需要频繁地将水缸取下，不仅操作比较简便，而且也比较节省人力，同时也提高了实验的效率。

4、每测量完一种液体时，通过毛刷对水缸的内壁进行及时的清理，避免水缸内壁上粘附液体，再测量下一种液体时，不会对实验产生干扰，减小了实验误差，提高了实验的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的第一视角结构示意图；

图2是本实用新型的右视图；

图3是本实用新型的局部结构放大示意图；

图4是本实用新型中水缸上部的纵剖示意图。

图中的标号分别代表：

1-底板、2-水平调节螺钉、3-C型板、4-毛刷、5-储液箱、6-锥形支撑座、7-水缸、8-立杆、9-固定件、10-硅压阻力敏传感器、11-数字电压表、12-吊环、13-环形槽、14-注水孔、15-排水管、16-流量调节阀、17-圆形通孔、18-固定螺丝、19-安装杆、20-连接耳片、21-矩形安装板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置，包括底板1、水平调节螺钉2、C型板3、毛刷4、储液箱5、锥形支撑座6、水缸7、立杆8、固定件9、硅压阻力敏传感器10、数字电压表11和吊环12；底板1的四角位置均设有水平调节螺钉2，底板1的上端面设有C型板3，C型板3右端面的外壁上滑动设有毛刷4，C型板3内设有储液箱5，C型板3与位于其正上方的锥形支撑座6通过弹簧相连接，锥形支撑座6的内部盛放有水缸7，水缸7的壁上纵向开设有环形槽13，环形槽13和水缸7的内部通过注水孔14相连通，水缸7的底部为锥形结构，且水缸7的底部设有排水管15，排水管15的下部设有流量调节阀16；底板1上端面的后部垂直设有立杆8，立杆8的外侧滑动设有固定件9，且固定件9的左端部开设有圆形通孔17，右端部设有固定螺丝18，硅压阻力敏传感器10通过其后部的安装杆19插接在圆形通孔17内，且硅压阻力敏传感器10与其后方的数字电压表11电连接，硅压阻力敏传感器10的前端部挂设有吊环12，吊环12位于水缸7的正上方。

具体的，圆形通孔17的孔径等于安装杆19的直径；C型板3左、右两端面的顶部和锥形支撑座6顶部的左、右两侧均设有连接耳片20，位于同侧的两连接耳片20通过弹簧相连接；储液箱5前、后两端面的中部均设有矩形把手；C型板3右端面的外壁上设有矩形安装板21，矩形安装板21的右端部开设有燕尾槽，毛刷4的左端部固定设有与燕尾槽相配合的梯形滑杆；毛刷4的曲率半径等于水缸7上部的半径。

实验前先将数字电压表11的电路接通，并通过调节水平调节螺钉2保证底板1水平放置。通过调节排水管15下部的流量调节阀16，能对流下的水流的速度进行调节，而且调节时装置发生震动的幅度相对较小，能减小水缸7内的水泛起涟漪的现象，从而保证了在吊环12和水缸7内水脱离时读取数字电压表11示数的正常进行，减小了实验误差。若测定的是无色液体，通过在环形槽13内加入泡沫小颗粒(粒径大于注水孔14的孔径)，通过流量调节阀16调节水缸7内液体下降时，只需要观察环形槽13内漂浮的泡沫小颗粒的运动状态即可，实验者能准确捕捉吊环12和液体液面相脱离瞬间数字电压表11上显示的数值，从而使得实验误差减小，提高了实验的精确度。在测量多种液体表面张力时，通过调节流量调节阀16，能将水缸7内的液体放出，并最终流至储液箱5内。不需要频繁地将水缸7取下，不仅操作比较简便，而且也比较节省人力，同时也提高了实验的效率。每测量完一种液体时，用蒸馏水清洗水缸7的内壁，并通过毛刷4对水缸7的内壁进行及时的清理，避免水缸7内壁上粘附液体，再测量下一种液体时，不会对实验产生干扰，减小了实验误差，提高了实验的精度。另外，本实用新型中的锥形支撑座6和弹簧的配合使用，不仅对水缸7起到固定作用，还能起到一定的保护作用。毛刷4的安装和拆卸也十分方便。实验完毕后将储液箱5取出，通过毛刷4对其进行清洗，保证储液箱5内壁的洁净。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置，包括底板、水平调节螺钉、C型板、毛刷、储液箱、锥形支撑座、水缸、立杆、固定件、硅压阻力敏传感器、数字电压表和吊环；其特征在于：所述底板的四角位置均设有水平调节螺钉，所述底板的上端面设有C型板，所述C型板右端面的外壁上滑动设有毛刷，所述C型板内设有储液箱，所述C型板与位于其正上方的锥形支撑座通过弹簧相连接，所述锥形支撑座的内部盛放有水缸，所述水缸的壁上纵向开设有环形槽，所述环形槽和水缸的内部通过注水孔相连通，所述水缸的底部为锥形结构，且水缸的底部设有排水管，所述排水管的下部设有流量调节阀；所述底板上端面的后部垂直设有立杆，所述立杆的外侧滑动设有固定件，且所述固定件的左端部开设有圆形通孔，右端部设有固定螺丝，所述硅压阻力敏传感器通过其后部的安装杆插接在圆形通孔内，且所述硅压阻力敏传感器与其后方的数字电压表电连接，所述硅压阻力敏传感器的前端部挂设有吊环，所述吊环位于水缸的正上方。

2.根据权利要求1所述的一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置，其特征在于：所述圆形通孔的孔径等于所述安装杆的直径。

3.根据权利要求1所述的一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置，其特征在于：所述C型板左、右两端面的顶部和锥形支撑座顶部的左、右两侧均设有连接耳片，位于同侧的两连接耳片通过弹簧相连接。

4.根据权利要求1所述的一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置，其特征在于：所述储液箱前、后两端面的中部均设有矩形把手。

5.根据权利要求1所述的一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置，其特征在于：所述C型板右端面的外壁上设有矩形安装板，所述矩形安装板的右端部开设有燕尾槽，所述毛刷的左端部固定设有与燕尾槽相配合的梯形滑杆。

6.根据权利要求1所述的一种能减小实验误差的液体表面张力测定装置，其特征在于：所述毛刷的曲率半径等于所述水缸上部的半径。