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

82 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

40844. Основи трудового права України 134.5 KB
  Розірвання трудового договору з ініціативи працівника. Порядок оформлення звільнення працівника з роботи. Влаштовуючись на роботу працівник укладає трудовий договір не з державою як власником і не з уповноваженою службовою особою що управляє підприємством яке само перебуває з власником у відносинах найму поряд з іншими найманими працівниками а із створюваним власником підприємством як юридичною особою. За допомогою погодженого з власником або уповноваженим ним органом волевиявлення і самозобов’язання працівника абстрактні права і...
40845. Основи цивільного права України 94.5 KB
  Цивільне право України: поняття та система. Поняття зміст та особливості цивільних правовідносин. Цивільноправові угоди. Поняття і види цивільноправових договорів.
40846. Основи сімейного права України 73 KB
  Визнання шлюбу недійснім. Підстави і порядок розірвання шлюбу. Сімейне право – це галузь права що врегульовує сімейношлюбні та прирівняні до них відносини майнові відносини що виникають із шлюбу кровного споріднення усиновлення дітей тощо. Основоположні принципи в галузі сім’ї і шлюбу зафіксовані у Конституції України ст.
40847. Основи кримінального права України. Функції та принципи кримінального права 58 KB
  Поняття злочину його ознаки. Поняття складу злочину. Стадії злочину. Відносини що виникають у зв’язку з вчиненням злочину і застосуванням за це певних покарань становлять предмет кримінального права.
40848. Визначення та предмет екології міських систем 82.5 KB
  Загальні особливості міських систем особливості мікроклімату міста. і природної а також про ноосфер не управління урбоекосистемою Урбоекологія – наука яка вивчає міські екосистеми урбоекосистеми та міста в цілому як угруповання штучно створені людиною як місця її постійного проживання. Суспільна і природнича наука пояснюють найскладніші стосунки які склалися в екосистемах міста зокрема вплив суспільної діяльності на елементи природи окреслюють місце природних комплексів у життєдіяльності живих організмів і насамперед людини. людей...
40849. Транскрипция. Согласные 159.5 KB
  Во французском языке 26 букв обозначают 35 звуков. Одна и та же буква в зависимости от положения в слове может произноситься по-разному. Точным отображением произношения является транскрипция. В ней каждому звуку соответствует условный фонетический знак. Транскрипция заключается в квадратные скобки
40850. Гласные в английском языке.Гласный [œ ] 103.5 KB
  Сочетание «зубрежки» с выполнением устных и письменных упражнений, в которых новые слова повторяются в наиболее типичных сочетаниях, даст самые лучшие результаты. При этом всегда придерживайтесь правила: не выполняйте упражнения механически, проверяйте, помните ли вы все входящие в них слова
40851. Гласные во французском языке. Гласный [u] 105 KB
  Неопределенный артикль единственного числа un une. Перед существительными единственного числа употребляются артикли мужской род un [̃] un frère брат женский род une [yn] une sur – сестра Неопределенный артикль на русский язык обычно не переводится а существительное с этим артиклем имеет...
40852. Имена собственные во французском языке 71 KB
  Трудные для вас слова лучше выписывать на карточки: с одной стороны — французское слово или словосочетание, с другой — перевод. Вынимая карточки наугад, вы сможете проверить, хорошо ли вы знаете слова. По мере запоминания откладывайте карточки в сторону. Добивайтесь, чтобы у вас не осталось ни одной невыученной карточки.