3479

Определение коээфициента поверхностного натяжения жидкости по способу отрыва капли

Лабораторная работа

Физика

Определение коээфициента поверхностного натяжения жидкости по способу отрыва капли Приборы и принадлежности: Бюретка с краном на штативе, два стакана, воронка, вода, исследуемая жидкость (спирт). Теория работы и описания приборов Жидкость состоит из...

Русский

2012-11-02

185 KB

83 чел.

Определение коээфициента поверхностного натяжения жидкости по способу отрыва капли

Приборы и принадлежности:

Бюретка с краном на штативе, два стакана, воронка, вода, исследуемая жидкость (спирт).

Теория работы и описания приборов

Жидкость состоит из молекул, между которыми действуют силы сцепления в пределах радиуса межмолекулярного взаимодействия. Если молекула «А» находится внутри жидкости на глубине ниже радиуса межмолекулярного взаимодействия, то силы, действующие на молекулу «А» со стороны окружающих молекул уравновешены. Если молекула «А» находится на поверхности жидкости или на глубине меньше радиуса межмолекулярного взаимодействия, то результирующая сил межмолекулярного взаимодействия направлена внутрь жидкости. В результате на поверхности жидкости образуется упругая пленка, стремящаяся сократить свою поверхность. Поверхностный слой обладает дополнительной поверхностной энергией, а силы, действующие на пленку называются силами поверхностного натяжения.

За меру поверхностного натяжения принимают величину коэффициента поверхностного натяжения, который равен силе поверхностного натяжения приложенный к единице длины линии разрыва пленки, направленный по касательной к поверхности пленки перпендикулярно линии разрыва.

Единица измерения коэффициента поверхностного натяжения . Коэффициент поверхностного натяжения можно определить по способу отрыва капли. Если из стеклянной трубки будет капать жидкость, то капля оторвется от трубочки только тогда, когда ее вес будет равен (или незначительно больше) силе, удерживающей каплю от падения. Капля оторвется под действием ее веса, а сила поверхностного натяжения, удерживающая каплю от падения может быть записана

  (1)

где F – сила поверхностного натяжения,

– длина окружности шейки капли в момент отрыва (рис. 8),

– коэффициент поверхностного натяжения,

r – радиус шейки капли.

В момент отрыва капли ее вес равен силе поверхностного натяжения P=F или

 (2)

здесь m – масса капли.

Из равенства (2) можно определить . Но из за трудности определения радиуса шейки капли применяют относительный метод определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости. Если через один и тот же капилляр (бюретку) пропускать две разные жидкости, для одной из которых известен коэффициент поверхностного натяжения, то можно определить коэффициент поверхностного натяжения для второй жидкости. В расчетную формулу, вывод которой здесь приводится, радиус шейки капли не входит. Жидкость пропускают через капилляр так, чтобы она протекала отдельными каплями.

рис 8 рис 9

Объем вытекающей жидкости связан с ее массой и плотностью формулой:

 (3)

где mж – масса вытекшей жидкости, которая может быть выражена произведением массы одной капли на число капель;

V – объем жидкости,

 – плотность жидкости.

Для равных объемов двух вытекших из трубки жидкостей, количество капель в которых известно на основании формулы (3) можно записать:

 (4)

 (5)

где N1 и N2 – число капель каждой из жидкостей в данном объеме,

m1 – масса одной капли воды,

m2 – масса одной капли исследуемой жидкости,

1 – плотность воды,

2 – плотность исследуемой жидкости.

Подставив в (4) и (5) выражения массы одной капли из (2) и приняв (4) и (5) получим,

 (6)

Откуда коэффициент поверхностного натяжения исследуемой жидкости будет

 (7)

Для удобства расчета 2  в (7) в место N1 и N2 – чисел капель в каком либо определенном объеме можно взять число капель n1 и n2 каждой из жидкостей в единице объема, где

 ;

Тогда равенство (7) перепишем

 (8)

Работу выполняют на установке изображенной, на рис. 9.

Порядок выполнения работы

  1.  Открыв кран, подбирают скорость вытекания жидкости, позволяющую считать капли.
  2.  Отметив начальную высоту уровня жидкости, отсчитывают некоторые количество капель (80-100 капель) и закрывают кран.
  3.  Отмечают новое положение уровня жидкости и по их разности определяют объем вытекшей жидкости.
  4.  Опыт проделывают не менее трех раз с каждой жидкостью для разного количества капель.
  5.  Рассчитывают для каждого случая количество капель для единицы объема.
  6.  По формуле (8) вычисляют коэффициент поверхностного натяжения % исследуемой жидкости и определяют его среднее значение.
  7.  Результаты записывают в таблицу наблюдений.

Таблица наблюдений

Плотность воды (кг/м3)

1

1000

Плотность исследуемой жидкости (кг/м3)

2

800

V1

N1

n1

1

V2

N2

n2

2

<2>

Ед. изм.

м3

м-3

м3

м-3

1

2

3

Указания к работе

  1.  1 см3 = 10-6 м3
  2.  Коэффицент поверхностного натяжения воды 1 определяют из графика зависимости его от температуры (рис. 5)
  3.  Плотность воды принять равной 103

Контрольные вопросы

  1.  Вывести формулу (8) для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости.
  2.  Дать определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости. Единицы измерения коэффициента поверхностного натяжения.
  3.  Какова природа сил поверхностного натяжения?
  4.  Как направлены силы поверхностного натяжения в месте отрыва капли?
  5.  У какой из исследуемой жидкости число капель в единицу объема больше и почему?
  6.  Как зависит коэффициент поверхностного натяжения от температуры?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23016. Фактори розвитку мов. Поняття національна мова, літературна мова 29 KB
  Поняття національна мова літературна мова. Літературна мова унормована мова суспільного спілкування загальноприйнята в писемній та усній практиці. Літературна мова одна із форм національної мови що існує поряд з іншими її формами діалекти просторіччя мова фольклору.мови нормованість кодифікованість полі функціональність загально значущість наявність не тільки писемного а й усного різновиду.
23017. Семіотика як наука про знакові системи 35 KB
  Вивчення мови на рівних правах і тотожними методами мислиться в складі семіології єдиної науки про знаки. За першою класифікацією всі знаки поділяють на знакиіндекси знакикопії знакисигнали і знакисимволи. Знакиіндекси знакиприкмети і знакисимптоми знаки пов'язані з позначуваними предметами як дії зі своїми причинами. Знакикопії відтворення репродукції подібні на позначувані предмети.
23018. Мова як особлива знакова система 34 KB
  Мова як особлива знакова система. Знак матеріальний чуттєво сприйманий предмет який є представником іншого предмета і використовується для отримання зберігання і передачі інформації У світі існують різноманітні системи знаків які служать для передачі інформації. Серед них наприклад дорожні знаки морська сигналізація прапорцями та інші знаки. Основними ознаками знака є матеріальність його можна бачити чути тобто сприймати органами чуттів використання його для позначення чогось що перебуває поза ним інформативність.
23019. Основні властивості знаків, мовних знаків 34.5 KB
  Основні властивості знаків мовних знаків. Про довільність мовних знаків свідчить той факт що одні й ті ж поняття в різних мовах передаються різними словами укр. До вмотивованих мовних знаків передусім належать звуконаслідувальні слова типу бух ляп хлоп хіхікати. Саме завдяки цьому асиметричному дуалізмові структури знаків лінгвальна система може еволюціонувати.
23020. Мова і мовлення 32 KB
  Мова і мовлення Мова система одиниць спілкування і правил їх функціонування. Іншими словами мова це інвентар словник і граматика які існують у потенції в можливості Мовлення конкретно застосована мова засоби спілкування в їх реалізації. Усе те що пересічні мовці розуміють під словом мова насправді є власне мовою і мовленням. Розмежування мови і мовлення теоретично обґрунтоване швейцарським лінгвістом Ф.
23021. Мова, мислення, свідомість 35 KB
  Мова мислення свідомість Мислення узагальнене й абстрактне відображення мозком людини явищ дійсності в поняттях судженнях й умовиводах. Щодо мови і мислення в науці існували два протилежні й неправильні погляди ототожнення мови й мислення Д. Гаман і відривання мови від мислення Ф. Представники першої точки зору вважали що мова це всього лише форма мислення.
23022. Мовна система та структура 33 KB
  Мовна система та структура Система мови множинність елементів будьякої природної мови які перебувають у відношеннях і звязках один з одним і утворюють певну єдність і цілісність. Структура мови спосіб організації мовної системи її внутрішня будова. У науковій літературі немає чіткої диференціації термінів система і структура. Реформатський який запропонував термін система використовувати для позначення системних відношень між одиницями одного рівня мови а термін структура для визначення системних відношень між різними рівнями.
23023. Звукова будова мови. Фонетика як наука про звуковий лад мови 33 KB
  Звукова будова мови. Фонетика як наука про звуковий лад мови. Звукове вираження це матеріальна оболонка мови. Матеріальна звукова форма мови є об'єктом фонетики.
23024. Оптимізаційні методи моделювання неперервних початково-крайових умов 475.5 KB
  Постановка задачі та проблеми її розвязання. Ці задачі поставлені та розвязані в лекції 5.1 де узагальнена векторфункція зовнішньодинамічних факторів які моделюються вектор значень моделюючих функцій та а матрична функція яка через функцію Гріна повязана зі специфікою розвязуваної задачі. Позначивши через множину точок дискретизації моделюючих функцій керуючої функції та враховуючи помилки в розвязанні задачі моделювання що визначається величиною 10.