底部有孔半球壳排液体测量液体表面张力系数的方法

摘要

底部有孔半球壳排液体测量液体表面张力系数的方法涉及物理参数的测量，技术方案是：一个空心的半球壳，其内部半球半径为R_内、外部半球半径为R_外，空心半球壳的底部有一个通孔；半球壳的平均密度为液体密度的0.5‑0.8倍；向溢水槽注入液体，直到溢水槽上端边缘的导流沟有液体溢出到导流沟下端的水杯；当导流沟的末端停止滴液体时，测量水杯的质量m1，然后将水杯放置在导流沟的末端正下方；测量半球壳的质量m，将半球壳缓慢地放入到溢水槽内，等到导流沟末端没有液体滴落时，测量容纳着液体的水杯的质量m2，液体的表面张力系数σ=[m‑(m2‑m1)]*g/[2*π*(R2_外+R2_内)]，其中为R2_内和R2_外为球壳内外液面接触圆的半径。有益效果是：本发明的结构简单，成本低廉，操作容易。

主权项

底部有孔半球壳排液体测量液体表面张力系数的方法，其特征是：一个空心的半球壳（2），其内侧球面的半径为R_内，外侧球面的半径为R_外，空心半球壳（2）的底部有一个通孔（1），空心半球壳（2）的内部的外侧和外部的内侧，设计为底部的材料厚、上端材料薄，并关于中心轴对称分布，使其重心向半球壳（2）的底部偏移；半球壳（2）的平均密度为半球壳（2）的质量m与半球壳（2）的体积2π(R_外³/3‑ R_内³/3)相除，半球壳（2）的平均密度为液体密度的0.5‑0.8倍，此处的液体密度指一个标准大气压下维持液态的最大密度；一个溢水槽（4），向溢水槽（4）注入液体，直到溢水槽（4）的上端边缘的导流沟（5）有液体溢出到导流沟下端的水杯（6），导流沟（5）的末端向下弯曲，有利于溢水槽（4）溢出的液体流到水杯（6）内；当导流沟（5）的末端停止滴液体时，将水杯的液体转移到储液罐，测量水杯（6）的质量m1，然后将水杯（6）放置在导流沟（5）的末端正下方；测量半球壳的质量m，使半球壳开口（3）朝上，将半球壳（2）缓慢地放入到溢水槽（4）内，缓慢放入的目的要确保液面不会出现波浪和导流沟（5）末端不会出现液体喷射，随着半球壳（2）的缓慢放入溢水槽（4），导流沟（5）的末端有液体流入到水杯，最后放开半球壳（2），使半球壳（2）浮在液面上，等到导流沟（5）末端没有液体滴落时，测量容纳着液体的水杯（6）的质量m2，则液体的表面张力为[m‑(m2‑m1)]*g，其中g为重力加速度；液体接触半球壳（2）的部分为一个球冠，球冠所围的球缺的体积V=（π/3)*(3R‑h)*h²，式中R是球的半径，h是球缺的高，根据浮力原理，球冠所排液体的质量等于半球壳（2）的质量，即ρ*V_排水= m，其中ρ为液体的密度、V_排水为排开液体的体积，V_排水=（π/3)*(3R_外‑h_外)*h_外²‑（π/3)*(3R_内‑h_内)*h_内²，液体通过通孔（1）连通，半球壳（2）的内外，液面是等高的，因此R_外‑ R_内= h_外‑ h_内，其中h_外为液体接触半球壳（2）外部围成的球缺的高度、 h_内为半球壳（2）内部液体形成的球缺的高度，从而计算出h_外和h_内，由h_外和h_内计算出液面液体接触半球壳（2）所在圆的半径R2_外=[ R_外²‑(R_外‑h_外)² ]^^0.5和R2_内=[R_内²‑ (R_内‑h_内)²]^^0.5，其中R2_外为液面液体接触半球壳（2）所在的外侧圆的半径、R2_内为液面液体接触半球壳（2）所在的内侧圆的半径，则表面张力2*π*（R2_外+ R2_内）*σ=[ m‑(m2‑m1)]* g，其中σ为液体的表面张力系数，则σ=[ m‑(m2‑m1)]* g /[ 2*π*(R2_外+ R2_内)]。