液体表面张力系数和液体粘滞系数综合测定装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及液体表面张力系数和液体粘滞系数综合测定装置。本实用新型专利技术包括U型压差计、毛细管、增压减压装置、两个调压稳压容器。调压稳压容器包括通过法兰密封的环桶体和上盖，桶体侧壁设置有高位连接口和低位连接口，低位连接口靠近底部设置；底部竖直设置有通气柱，通气柱顶端开口位置低于所述高位连接口；上盖上开有工作孔。两个调压稳压容器的高位连接口通过软管连通。本实用新型专利技术改进了实验原理，排除了引起误差的实验干扰因素，并通过数据拟合来减小实验误差。通过简单地改变装置组装方式，还可以测量液体的粘滞系数，实验结果理想，实现了一体两用。实现了一体两用。实现了一体两用。

【技术实现步骤摘要】
液体表面张力系数和液体粘滞系数综合测定装置


[0001]本技术属于教学实验仪器
，涉及一种液体表面张力系数和液体粘滞系数综合测定装置。

技术介绍

[0002]液体与空气接触形成表面层，表面层内液体分子受到液体内部分子的引力大于受到空气分子的引力，使液体有缩小其表面积的趋势。这种使液体表面积缩小的力称为液体表面张力，表面张力系数就是作用在液体表面单位长度上的表面张力。液体的粘滞系数是描述液体内摩擦力性质的一个重要物理量，只有在液体内存在相对运动时才表现出来。液体表面张力和液体粘度在许多工业部门和科学研究领域中都具有重要意义。
[0003]在大学物理基础实验课程中，测量液体表面张力系数和测量液体粘滞系数都是重要的实验。测量液体表面张力系数的方法有拉脱法、毛细管上升法和液滴测重法等。毛细管上升法是利用毛细管作用来测量液体表面张力，也是最为准确的测量液体表面张力系数的方法之一。测量液体粘滞系数方法有落球法和毛细管法。
[0004]申请号为CN202111108129.0的专利技术专利申请公开了一种基于毛细现象的表面张力光学测量系统及方法，包括基座以及设置于基座之上的第一滑块和第二滑块，用于调节工业相机和比色皿的距离，进而能够采集到所需的图片；同时第一升降杆和第二升降杆用于调节所承载的工业相机和比色皿之间的水平高度的微调。通过竖直高度和水平方向的多次调整，使得毛细液面稳定后，对其进行拍摄处理，再通过图像收集处理模块对图片进行多次处理，依据公式计算得到待测液体表面的张力信息。
[0005]申请号为CN201710820168.0的专利技术专利申请公开了一种低气压液体表面张力系数测试方法，通过真空箱及真空泵实现不同低气压环境；再基于毛细管原理，测量低压气下毛细管内待测液体上升高度，考虑了液面凹凸及有限面域修正，根据液体密度、毛细管内外径、玻璃与液体的接触角、烧杯内径计算出液体表面张力系数。
[0006]传统的毛细管上升法在实验过程中需要用到测高仪，测量操作难度大、操作步骤繁琐。同时，液柱在毛细管内上升过程中受毛细管内壁摩擦、液体层间摩擦影响大，液柱无法达到理想高度。此外，在实验之前，若毛细管去浸润操作不当，毛细管内壁挂有水珠，液柱上升过程会存在滑动现象，导致液柱高度的测量存在误差。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种液体表面张力系数和液体粘滞系数综合测定装置。
[0008]本技术包括两个调压稳压容器、一个U型压差计、一个具有刻度的毛细管、一个增压减压装置，以及橡胶塞和连接软管。进一步，所述的增压减压装置包括一圆筒，内置活塞，外设手柄，手柄与活塞连接，手动控制活塞在圆筒内上下移动。
[0009]两个调压稳压容器的结构相同，包括桶体和上盖；桶体顶面开放，桶身透明，桶体
侧壁设置有高位连接口和低位连接口，低位连接口靠近底部设置；底部竖直设置有通气柱，通气柱一端开口于桶体底部，另一端开口位置低于所述高位连接口；桶体上部边沿外翻，形成法兰环结构，上盖与桶体通过紧固螺母固定并密封；所述上盖上开有工作孔；组装前，容器腔体通过通气柱、工作孔、高位连接口和低位连接口与外界相通；两个调压稳压容器的高位连接口通过软管连通。
[0010]本技术以提高毛细管内液柱的测量精度为核心，设计了一套液体表面张力系数和液体粘滞系数综合测定装置，该装置通过调节密闭容器内的压强来改变毛细管内液柱的高度，通过减压降低液面的方式来排除摩擦与液柱滑动带来的影响。本技术改进了实验原理，排除了引起误差的实验干扰因素，并通过数据拟合来减小实验误差。实验结果显示，改进后的装置提高了液体表面张力系数测量精度，减小了相对误差。本技术简单地改变装置组装方式，还可以测量液体的粘滞系数，实验结果理想，从而实现了一体两用。该专利技术装置操作简便、效率高，且易于拆卸组装，便于在教学和生产实践中推广应用。
附图说明
[0011]图1为本技术示意图；
[0012]图2为图1中调压稳压容器示意图。
具体实施方式
[0013]如图1所示，一种液体表面张力系数和液体粘滞系数综合测定装置，包括两个调压稳压容器1和2、一个U型压差计3、一个具有刻度的毛细管4、一个增压减压装置5，以及橡胶塞和连接软管。毛细管4采用加厚带刻度毛细管，内径1mm、外径4mm、长度350mm，外壁每隔0.5mm标有一条刻度。增压减压装置5包括一圆筒，内置活塞，外设手柄，手柄与活塞连接，手动控制活塞在圆筒内上下移动。
[0014]如图2所示，两个调压稳压容器的结构相同，包括桶体11和上盖12。桶体11顶面开放，桶身透明，桶体11侧壁设置有高位连接口13和低位连接口14，低位连接口14靠近底部设置。底部竖直设置有通气柱15，通气柱15一端开口于桶体11底部，另一端开口位置低于高位连接口13。桶体11上部边沿外翻，形成法兰环结构，上盖12与桶体11通过紧固螺母16固定并密封。上盖12上开有工作孔17。组装前，容器腔体通过通气柱15、工作孔17、高位连接口13和低位连接口14与外界相通。两个调压稳压容器的高位连接口通过软管连通。
[0015]若毛细管内液面最低点与大气压之间的压强差为ΔP0，则根据平衡关系，有ΔP0πR2＝2πRγcosθ；式中，R为毛细管半径,θ为接触角，γ为表面张力系数。
[0016]假设在大气压状态下，液体在毛细管中上升的高度为h0，ρ
液
为待测液体的密度，则上式变为ρ
液
gh0πR2＝2πRγcosθ，即
[0017]对于浸润液体(例如清洁的玻璃和纯水)，接触角θ近似为0，cosθ＝1，因此上式可简化为
[0018]测量时是以毛细管中凹液面最低点到管外平液面的高度为h0，而在此高度以上，在凹面周围还有少量的液体，这些液体的体积应等于即等于管中高为的液柱柱的
体积，因此，上述讨论中的h0应增加的修正项值。于是，若容器内部增加压强，则毛细管内液面会继续上升，且满足公式ρ
液
gh1＝P
加压
，h1是在初始液柱高度h0上继续增高的液柱高度，通过U型压差计测量P
加压
。
[0019]在U型压差计的U型管中加入的是清水，因此P
加压
＝ρ
水
gh
差
，h
差
为U型压差计管中液柱高度差，ρ
水
为压差计内水的密度。因此，ρ
液
gh1＝ρ
水
gh
差
，得到：
[0020][0021]因为h0+h1＝h
测
，h
测
是实验过程中液柱高度的测量值，即水平面到毛细管中凹液面最低点的高度，将式移项、变形，得到：简单移项，变形，得到
[0022]若待测液体是纯水，则公式更为简单，即由此，只要得到h
测
和h
差
之间的线性关系，求得截距，即本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.液体表面张力系数和液体粘滞系数综合测定装置，其特征在于：包括两个调压稳压容器、一个U型压差计、一个具有刻度的毛细管、一个增压减压装置，以及橡胶塞和连接软管；两个调压稳压容器的结构相同，包括桶体和上盖；桶体顶面开放，桶身透明，桶体侧壁设置有高位连接口和低位连接口，低位连接口靠近底部设置；底部竖直设置有通气柱，通气柱一端开口于桶体底部，另一端开口位置低于所述高位连接口；桶体上部...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘万豪，黄诗雯，孟越澜，王莹莹，徐以锋，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：新型
国别省市：