表面張力實驗改進 A3 陳怡辛 黃語葳 陳逸軒

改進原本表面張力的實驗裝置，以測出更精準的水的表面張力，並探討溫度與表面張力的關係，比較改進前和改進後的差別。

實驗目的

實驗方法

將金屬環下端浸於液體表面

緩緩提起產生液膜

測量液膜破掉時的吊重

張力測定儀

剖面圖

實驗改進原因扭力計 易因轉過頭而造成誤差

鐵絲環 不夠平整

根據表面張力定義 T = F 和 R 是主要影響因素

改進部分不平整的鐵絲環 平整的金屬環

扭力計 鐵絲扭力測定換算力的大小 泡綿球測重

改進後實驗方法示意圖

改進後實驗裝置圖以四個固定端支撐鐵絲，形成類似天平的模式，並使用水平儀確保兩側保持水平

原本的實驗 - 測定水的表面張力

圓環直徑 2.32cm 重量 0.52 克 周長 6.43cm

溫度： 26 度 平均 =74.9dyne/cm 理論值 =71.9(dyne/cm) 誤差 : 4.3 ％

次數 1 2 3 4 5 6表面張力(dyne/cm)

74.5 75.2 74.4 74.7 75.4 75.5

1 2 3 4 5 670

72

74

76

78

80

T (d

yne/

cm)

次數

─────────────────

改進後圓環直徑 5.5cm 重量 4.54 克 周長 17.3cm

溫度： 26 度 平均 =74.6dyne/cm 理論值 =71.9(dyne/cm) 誤差 3.8 ％

次數 1 2 3 4 5 6表面張力(dyne/cm)

74.2 74.4 75.1 74.6 74.9 74.8

1 2 3 4 5 670

72

74

76

78

80

T (d

yne/

cm)

次數

─────────────────

原本的實驗 - 溫度與表面張力

30 40 50 60 70 80 90 10056

58

60

62

64

66

68

70

72

74

(T) (

dyne

/cm

)表

面張

力

(t)溫度

溫度 (t) 95.0 82.1 70.4 61.9 54.2 42.4 32.8表面張力(dyne/cm)

57.5 58.4 60.3 60.8 61.2 64.9 73.3

圓環直徑 2.32cm 重量 0.52 克 周長 6.43

溫度 (t) 25.7 30.8 41.2 50.7 59.7 81.3掛重 (g) 2.69 2.65 2.58 2.50 2.11 2.31

表面張力(dyne/cm)

76.05 74.94 73.12 70.89 68.96 65.57

改進後圓環直徑 5.5cm 重量 4.54 克 周長 17.3

改進後的實驗因只有釣魚線與鐵絲間有接觸，最大誤差來源為摩擦力。由理論值推算，平均摩擦力約為0.11gw 。故整體而言，測出的表面張力都比理論值大。

水的表面張力 誤差 4.3 ％變為 3.8 ％ 誤差 : 1. 釣魚線與鐵絲所造成的摩擦力 2. 泡綿球大小不一重量有些微差距

改進前後比較 - 水的表面張力

改進前後比較 - 表面張力與溫度 1. 改進後的實驗因只有釣魚線與鐵絲間有接觸，最 大誤差來源為摩擦力。由理論值推算，平均摩擦 力約為 0.11gw 。2. 整體而言，測出的表面張力都比理論值大。

20 40 60 80

62

64

66

68

70

72

74

76

(T) (

dyne

/cm

)表

面張

力

(t)溫度

理論關係圖 改進後改進前

溫度越高表面張力下降 改進的水表面張力誤差降低 溫度與表面張力的關係圖形較接近理論圖形 摩擦力影響很大

結論

普通物理實驗室http://experiment.phys.nchu.edu.tw/EZphysics/ex_g.htm

參考資料