22840

ВИМІРЮВАННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИНИ

Лабораторная работа

Физика

Якщо капіляр занурити в рідину рідина підніметься або опуститься в капілярі на деяку висоту над рівнем рідини в посудині. Це явище пояснюється тим що тиск під поверхнею рідини залежить від форми поверхні. В капілярних трубках внаслідок взаємодії молекул рідини з молекулами речовини капіляра поверхня рідини викривлюється.

Украинкский

2013-08-04

271 KB

11 чел.

2

 РОБОТА №5

ВИМІРЮВАННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИНИ

Вступ. Якщо капіляр занурити в рідину, рідина підніметься або опуститься в капілярі на деяку висоту над рівнем рідини в посудині. Це явище пояснюється тим, що тиск під поверхнею рідини залежить від форми поверхні. В капілярних трубках внаслідок взаємодії молекул рідини з молекулами речовини капіляра поверхня рідини викривлюється. Залежність тиску під поверхнею рідини, від форми її поверхні описується формулою Лапласа:

Р=Р0,                                                  (1)

де Р - тиск під викривленою поверхнею, P0 - тиск під плоскою поверхнею,  - коефіцієнт поверхневого натягу рідини, R1 та R2 - головні радіуси кривизни поверхні рідини.

Теоретичні відомості. В капілярній  трубці R1=R2=R  , тобто поверхня рідини має сферичну форму. В цьому випадку формула Лапласа мав вигляд;

Р=Р0  .                                                       (2)

 Знак "+" має місце при опуклій поверхні рідини, знак "-" - при увігнутій. Отже, для змочуючих рідин тиск під увігнутим меніском у трубці буде менший, ніж під плоскою поверхнею рідини в широкій посудині на величину , а при незмочуванні, навпаки, буде більший на цю ж величину. Цим і пояснюється, що рідина в капілярних трубках при змочуванні піднімається, а при незмочуванні опускається. Очевидно, що умовою рівноваги рідини в капілярі є вираз:

=,                                                         (3)

де - густина рідини, прискорення вільного падіння, h - висота підняття рідини в капілярній трубці відносно рівня рідини в широкій посудині, R - радіус сферичної поверхні рідини в капілярі. При повному змочуванні стінок капіляра рідиною R дорівнює радіусу капіляра.

Якщо збільшити зовнішній тиск над поверхнею змочуючої рідини в капілярі, можна досягти того, що рівні рідини в широкій посудині і в капілярі зрівняються. Нехай для цього зовнішній тиск потрібно збільшити на величину р. Очевидно, при цьому р=. Вимірявши цей додатковий тиск р, можна  визначити коефіцієнт поверхневого натягу досліджуваної рідини .

Опис методу. Прилад, зображений нп рисунку, складається з капіляра А, з’єднаного за допомогою гумової трубки з манометром С і з широкою скляною трубкою D, яка опущена в посудину з водою. Опускаючи і піднімаючи трубку D, можна змінювати тиск в системі .

Досліджувану рідину наливають в посудину В і опускають в неї капіляр. Рідина в капілярі підніметьоя на деяку висоту. Повільно опускаючи трубку D за допомогою гвинта Е, збільшують тиск в системі і доводять рівень рідини в капілярі до рівня рідини в посудині В. Цей надлишковий в порівнянні з атмосферним тиск р вимірюється за різницею рівнів рідини в манометрі (h1) і дорівнює очевидно, тискові, обумовленому викривленням поверхні рідини в капілярі. Таким  чином    =, де  - густина рідини в манометрі, а звідси

.                                                                  /4/

Радіус капіляра R визначають за допомогою мікроскопа МИР-12. Для цього капіляр в тримачі встановлюють на столику мікроскопа і освітлюють його, добиваючись чіткого зображення торця капіляра. Вимірюють діаметр отвору капіляра.

Порядок виконання роботи. 

  1.  Визначити за формулою (4) коефіцієнт поверхневого натягу води, спирту та кількох розчинів цих рідин відомої концентрації, користуючись двома капілярами різних діаметрів.
  2.  Побудувати графік концентраційної  залежності коефіцієнта поверхневого натягу системи спирт-вода.
  3.  Визначити за цим графіком концентрацію невідомого розчину.
  4.  Оцінити похибку вимірювання коефіцієнта поверхневого натягу та концентрації невідомого розчину.

Література :

  1.  Савельев Д.В., Курс общей физики (том II: Термодинамика и молекулярная физика). М.; Наука, 1990, с. 448-455.


Концентрація

Висота підйому

Поверхневий натяг

15

80

0,176

систематична похибка сигми

5,E-04

х

42

0,093

30

40

0,088

45

30

0,066

60

28

0,062

96

24

0,053


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70705. Моделирование объектов автоматизации 2.19 MB
  Невозможно представить себе современную науку без широкого применения математического моделирования. Сущность этой методологии состоит в замене исходного объекта (явления, процесса) его «образом» - математической моделью – и дальнейшем изучении модели с помощью реализуемых на компьютера...
70706. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 304 KB
  Курсовой проект состоит из текстовой и графической части. Текстовая часть включает следующие разделы: описание технологического процесса, выбор средств автоматизации, расчет ротаметра, расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматического потенциометра...
70707. Разработка дроссельного делителя потока для деления потока в соотношении 1:2 573.5 KB
  Схемы синхронизации гидродвигателей создаются на базе дроссельных делителей и сумматоров потоков. Используя дросселирование потока жидкости, проектируют автоматические регуляторы, поддерживающие равными расходы жидкости в параллельных потоках независимо от нагрузок.
70710. ЭСН и ЭО насосной станции 366 KB
  Насосная станция (НС) предназначена для мелиорации. Она содержит машинный зал, ремонтный участок, агрегатную, сварочный пост, служебные, бытовые и вспомогательные помещения. НС получает электроснабжение от государственной районной электростанции (ГРЭС) по воздушной ЛЭП-35.
70712. Передающее устройство радиовещания, предназначенное для передачи речевых и музыкальных программ 625.69 KB
  Рассчитать передающее устройство радиовещания. Данное устройство предназначено для передачи речевых и музыкальных программ. Мощность сигнала в антенне в максимальной точке – 20 кВт. Диапазон рабочих частот – (12 - 25) МГц Нагрузка – симметричный фидер с волновым сопротивлением 50 Ом.