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液体表面张力系数测量用自动调平装置

阅读：394发布：2023-03-08

专利汇可以提供液体表面张力系数测量用自动调平装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及液体表面张力验证实验器具，具体为一种液体表面张力系数测量用自动调平装置。解决了目前液体表面张力验证实验中金属部件的水平不易调节的技术问题。一种液体表面张力系数测量用自动调平装置，包括水平圆吊环、自动水平仪和底部水槽；所述水平圆吊环的上端口周圈水平向外延伸形成凸台；所述自动水平仪悬浮于内部盛有液体且被悬挂的底部水槽之中；所述水平圆吊环由上而下穿过第一通孔并通过凸台与限位台的配合限位于第一通孔的下端口。本发明采用底部水槽中的液体作为水平调节的载体，悬浮于其中的自动水平仪在理论上能够非常精确的实现水平，这样在实验时，水平圆吊环就能够以精准的水平姿态接触液体表面，确保了实验的精确性。，下面是液体表面张力系数测量用自动调平装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种液体表面张力系数测量用自动调平装置，其特征在于，包括水平圆吊环（1）、自动水平仪（2）和底部水槽（3）；所述水平圆吊环（1）的上端口周圈水平向外延伸形成凸台（4）；所述自动水平仪（2）为环形槽结构，该环形槽中心上下贯通形成第一通孔（5）且第一通孔（5）的下端口竖直向下延伸，延伸段下端口水平向内延伸形成对水平圆吊环（1）的凸台（4）进行限位的限位台（6）；所述底部水槽（3）也呈环形槽结构且其中心上下贯通形成第二通孔（7）；所述自动水平仪（2）悬浮于内部盛有液体且被悬挂的底部水槽（3）之中，第一通孔（5）穿过第二通孔（7）且第一通孔（5）的下端低于第二通孔（7）下端；所述水平圆吊环（1）由上而下穿过第一通孔（5）并通过凸台（4）与限位台（6）的配合限位于第一通孔（5）的下端口。
2.如权利要求1所述的液体表面张力系数测量用自动调平装置，其特征在于，自动水平仪（2）的环形槽内圈上端沿向环形槽中心水平延伸，延伸段再连接一个竖直向下的中心管形成第一通孔（5），以保证自动水平仪（2）能够悬浮于盛有液体的底部水槽（3）之中。

说明书全文

液体表面张力系数测量用自动调平装置

技术领域

[0001] 本发明涉及液体表面张力验证实验器具，具体为一种液体表面张力系数测量用自动调平装置。

背景技术

[0002] 在大学物理实验中，液体表面张力的测量为经典的验证性实验，深受老师和同学们的喜欢。为了让学生学习测量表面张力的方法，更好地理解液体表面张力理论知识，大多数高等理工科院校都开设了这门实验课。因此，对测量液体表面张力系数的方法和实验仪器也就有多种多样，其中利用拉平法和拉脱法较为多见。在金属—液体表面张力系数测量实验中，不论采用金属片，金属丝还是金属环，都存在一个棘手的实验要求，就是让金属部件(如金属环)与待测液体表面尽可能的水平接触。由于现有技术和装置的局限性，金属部件的水平调节一直以来都是一个难题，导致金属部件不能够完美的以水平姿态接触液体表面，进而直接影响实验测量结果的误差。因此在该试验中，精确调节金属部件的水平成为整个实验的关键。

发明内容

[0003] 本发明为解决目前液体表面张力验证实验中金属部件的水平不易调节的技术问题，提供一种液体表面张力系数测量用自动调平装置。

[0004] 本发明是采用以下技术方案实现的：一种液体表面张力系数测量用自动调平装置，包括水平圆吊环、自动水平仪和底部水槽；所述水平圆吊环的上端口周圈水平向外延伸形成凸台；所述自动水平仪为环形槽结构，该环形槽中心上下贯通形成第一通孔且第一通孔的下端口竖直向下延伸，延伸段下端口水平向内延伸形成对水平圆吊环的凸台进行限位的限位台；所述底部水槽也呈环形槽结构且其中心上下贯通形成第二通孔；所述自动水平仪悬浮于内部盛有液体且被悬挂的底部水槽之中，第一通孔穿过第二通孔且第一通孔的下端低于第二通孔下端；所述水平圆吊环由上而下穿过第一通孔并通过凸台与限位台的配合限位于第一通孔的下端口。

[0005] 本申请主要针对金属环拉脱法，设计出自动调平装置，主要解决液体表面张力测试中，金属环下边缘圆环面与待测液体液面难以平行接触的技术问题。

[0006] 本装置包括三部分：水平圆吊环、自动水平仪和底部水槽。各部分均为轴对称部件，剖面图如图1所示。

[0007] 本申请所述装置的工作原理如图2所示。底部水槽上部通过拉绳与拉力测量设备的挂钩相连，并通过调节拉绳使水槽大致水平，水槽中注入适量蒸馏水。水平圆吊环通过凸台与限位台的配合，被限位在自动水平仪下部，通过底部水槽的第二通孔，把固定好水平圆吊环的自动水平仪置于底部水槽蒸馏水上，使其漂浮在蒸馏水水面上，并且不与底部水槽内外壁接触，等待水槽中蒸馏水停止波动。由于自动水平仪是轴对称部件，其在浮力作用下，底部水槽蒸馏水水平面应与自动水平仪下边缘及水平圆吊环下边缘圆环面平行。由此可见，把待测液体放到另外一个表面皿中，置于水平圆吊环下方，那么待测液体的液面就显然与水平圆吊环的下边缘圆环平面平行。

[0008] 本发明采用底部水槽中的液体作为水平调节的载体，悬浮于其中的自动水平仪在理论上能够非常精确的实现水平，位于自动水平仪第一通孔下端口的水平圆吊环能够实现真正的水平，这样在实验时，水平圆吊环就能够以精准的水平姿态接触液体表面，确保了实验的精确性。整个装置结构非常简单，操作调试也十分的简单方便，大大提高了实验效率。附图说明

[0009] 图1本发明所述装置各部件分离状态下的剖面结构示意图。

[0010] 图2本发明所述装置各部件组合在一起的剖面结构示意图。

[0011] 图3水平圆吊环的剖面结构示意图。

[0012] 图4自动水平仪的剖面结构示意图。

[0013] 图5底部水槽的剖面结构示意图。

[0014] 图6水平圆吊环的结构示意图。

[0015] 图7自动水平仪的结构示意图。

[0016] 图8底部水槽的结构示意图。

[0017] 图9本发明应用于实际液体表面张力测量时的受力分析。

[0018] 1-水平圆吊环，2-自动水平仪，3-底部水槽，4-凸台，5-第一通孔，6-限位台，7-第二通孔，8-拉绳，9-表面皿。

具体实施方式

[0019] 一种液体表面张力系数测量用自动调平装置，包括水平圆吊环1、自动水平仪2和底部水槽3；所述水平圆吊环1的上端口周圈水平向外延伸形成凸台4；所述自动水平仪2为环形槽结构，该环形槽中心上下贯通形成第一通孔5且第一通孔5的下端口竖直向下延伸，延伸段下端口水平向内延伸形成对水平圆吊环1的凸台4进行限位的限位台6；所述底部水槽3也呈环形槽结构且其中心上下贯通形成第二通孔7；所述自动水平仪2悬浮于内部盛有液体且被悬挂的底部水槽3之中，第一通孔5穿过第二通孔7且第一通孔5的下端低于第二通孔7下端；所述水平圆吊环1由上而下穿过第一通孔5并通过凸台4与限位台6的配合限位于第一通孔5的下端口。

[0020] 自动水平仪2的环形槽内圈上端沿向环形槽中心水平延伸，延伸段再连接一个竖直向下的中心管形成第一通孔5，以保证自动水平仪2能够悬浮于盛有液体的底部水槽3之中。

[0021] 自动水平仪2和底部水槽都呈环形槽结构，

[0022] 本发明在具体应用时的受力分析如附图9所示，

[0023] F＝G+f (1)

[0024] G＝G1+G2+G3+G4 (2)

[0025] F为测量值，G为总重力，f为表面张力，G1为底部水槽的重力，G2为底部水槽内蒸馏水的重力，G3为自动水平仪的重力，G4为水平圆吊环(铝环)的重力。

[0026] 底部水槽内蒸馏水使其漂浮需要的浮力为

[0027] f浮＝G3+G4+f

[0028] (3)

[0029]

[0030] f浮为底部水槽内蒸馏水产生的浮力，在20℃时，1个标准大气压下的ρ水＝1×103Kg/m3，h为自动水平仪外槽没入水面的高度。

[0031]

[0032] 在20℃时，1个标准大气压下的聚乙烯(PE)的密度ρ0＝(0.91～0.96)×103Kg/m3，重力加速度g＝9.8m/s2。

[0033]

[0034] 在20℃时，1个标准大气压下的ρ铝＝2.7×103Kg/m3

[0035] f＝(D4+D41)απ (6)

[0036] 在20℃时，1个标准大气压下蒸馏水的表面张力系数α＝0.07275N/m。

[0037] 表1 计算参数及结果

[0038]

[0039] 由上表可得当h取0.030m时的计算值大于(G3+G4+f)的值，由此可见，自动水平仪是可以漂浮在底部水槽的水面上的。

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