空心半球壳内注入液体测量液体表面张力系数的方法

摘要

空心半球壳内注入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：外侧半球半径为R空心的半球壳，半球壳开口的厚度为2cm，空心半球壳的平均密度小于液体的密度；测量半球壳的质量m和半球壳的外侧半径R，然后将半球壳浮在一个水槽内的液面上，一根输液管的一端连接到一个量筒，记录输液管连接的量筒的液面刻度V_始，将输液管的管口放入到空心的半球壳内，在空心半球壳外部的液体将越过半球壳开口的内外两侧之间的边界时，记录输液管量筒的读数V_终，液体表面张力系数σ=g*[m+ρ*（V_始‑V_终）‑ρ*（2πR³）/3]/(2πR)，其中，g为重力加速度。有益效果是：本发明的结构简单，成本低廉，操作容易。

主权项

空心半球壳内注入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（1），外部半球半径为R，空心的半球壳（1）的底部的外层材料内侧或/和内层材料的外侧相对于空心半球壳（1）的上部而言比较厚，并关于中心轴对称分布，即为旋转体结构，目的就是使其重心向半球壳（1）的底部偏移，利于增强其稳定性；半球壳开口（2）所在的圆环的外侧圆半径为R与内侧圆半径之差大于或者等于2cm，也就是半球壳开口（2）所在平面内的空心半球壳（1）的厚度为2cm；空心的半球壳（1）的平均密度为半球壳（1）的质量m与半球壳（1）所围成半球的体积为2πR³/3相除，平均密度=3m/ (2πR³)，空心半球壳（1）的平均密度小于液体的密度，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；测量空心半球壳（1）的质量m和半球壳开口（2）所在圆环的外侧圆的半径R，然后将空心半球壳（1）浮在一个水槽内的液面上，一根输液管（3）的一端连接到一个量筒，量筒内容纳着液体，量筒的液体能够通过输液管（3）流到输液管（3）的管口，输液管（3）有流速调节开关，当输液管口有液体流出时，关闭输液管（3）的开关，记录输液管（3）连接的量筒的液面刻度V_始，将输液管（3）的管口放入到空心半球壳（1）内，缓慢打开输液管（3）的开关，使液体缓慢注入到空心半球壳（1）内，缓慢的速度是确保空心半球壳（1）不会出现摆动或者抖动，随着输液管（3）的液体流入到空心半球壳（1）内，空心半球壳（1）和内部的液体总质量增加，重力增加，空心半球壳（1）将下沉，浮力增加，液面逐渐接近空心半球壳（1）的半球壳开口（2），在最初液体接触半球壳开口（2）时，由于表面张力作用，水槽中的液体不会流进空心半球壳（1）内部，继续向空心半球壳内部注入液体，液体的重力逐渐削弱表面张力的作用，当空心半球壳（1）加上其内部液体的重力之和等于排开的与空心半球壳等体积的液体的重力加上表面张力之和时，空心半球壳（1）外部的液体将越过半球壳开口（2）的内外两侧之间的边界，导致空心半球（1）壳开始下沉，此时关闭输液管（3）的开关，记录输液管（1）量筒的读数V_终；量筒注入液体的质量为ρ*（V_始‑ V_终），其中ρ为液体的密度，排开液体的质量为ρ*V=ρ*（2πR³）/3，则液体的表面张力为g* [m+ρ*（V_始‑ V_终）‑ρ*（2πR³）/3]，其中，g为重力加速度，液体表面张力系数σ=g* [ m+ρ*（V_始‑ V_终）‑ρ*（2πR³）/3]/( 2πR)。