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

34854. Операторы цикла 77 KB
  Для любого оператора цикла вход в цикл возможен только через его начало выход осуществляется как вследствие естественного окончания цикла так и путем выполнения оператора перехода GOTO или процедур выхода содержащихся внутри цикла. Счетный оператор цикла FOR реализует циклический процесс с известным числом повторений и имеет две формы записи: Первая форма позволяет наращивать параметр цикла на единицу: FOR параметр цикла := min.значение DO оператор ; параметр цикла это переменная целого либо любого порядкового типа min и mx...
34855. Процедуры прерываний 78 KB
  00 Типизированные константы Пример . c1 и c2 – идентификаторы обычной и типизированной констант type – тип константы данный элемент присутствует в описании только типизированной константы – это и является её основной внешней отличительной особенностью; vlue – значение...
34856. Матрицы (математика) 93 KB
  Для обработки наборов данных одного типа вводится понятие массива. Одномерные массивы Описание типа массива задается в разделе описаний TYPE следующим образом: имя типа =RRY [диапазон индексов] OF тип ; здесь имя типа правильный идентификатор; RRY OF – зарезервированные слова массив из; диапазон индексов – границы изменения индексов; тип – любой тип ТурбоПаскаля. Здесь 12345 – индексы элементов массива номера ячеек в которых они находятся; 5601029 – элементы массива типа INTEGER. Тогда тип данного...
34857. Историческая справка 74 KB
  Среда программирования позволяет создавать тексты программ компилировать их находить ошибки и оперативно их исправлять компоновать программы из отдельных частей включая стандартные модули отлаживать и выполнять отлаженную программу. В них сгруппированы близкие по своему роду действия условное название которых находится в главном меню: File файл работа с файлами и выход из системы; Edit редактировать операции с буфером редактора текстов; Serch искать поиск текста процедуры функции места ошибки; Run выполнить ...
34858. Типы данных и их классификация. Вещественные типы данных 973 KB
  Под типом данных понимается множество допустимых значений этих данных а также совокупность операций над ними. Тип позволяет точно определить как следует интерпретировать те или иные данные. Чтобы этого избежать такой переменной при объявлении должен быть присвоен один из целочисленных типов. Иными словами принятая в Turbo Pscl типизация переменных позволяет исключить ошибочную интерпретацию данных и повышает надёжность программ.
34859. Алфавит и зарезервированные слова 47 KB
  Алфавит языка Turbo Pscl Для записи программы на языке ТР используется набор знаков включающий буквы цифры и специальные символы. Вот эти слова: ND GOTO PROGRM SM IF RECORD RRY IMPLEMENTTION...
34860. Закон попиту, вплив на попит цінових і неціновихфакторів 144.5 KB
  Закон попитувплив на попит цінових і неціновихфакторів Рішення які приймаються учасниками ринкових взаємовідносин каються насамперед у бажанні і можливості продавати і купувати товари іуги або ресурси. Розмір попиту кількість благ і послуг котрі споживачі готові й ь змогу купити по деякій ціні і протягом певного періоду часу. Якщо абстраіуватися від різних чинників що впливають на ціну іру і попит на цей товар то можна сказати що корінна властивість попиту ігає в наступному: зниження ціни веде до відповідного...
34861. Закон пропозиціі, вплив на пропозмціію цінових і не цінових факторів 165 KB
  Закон пропозиціі вплив на пропозмціію цінових і не цінових факторів Розмір пропозиції це різні кількості товарів і послуг що виробник N здатний виробити і запропонувати до продажу на ринку по кожній гній ціні з ряду можливих цін протягом визначеного періоду часу. Якщо всі інші чинники будуть незмінними то виникає прямий між ціною і кількістю запропонованого продукту тобто з підвищенням ювідно зростає і розмір пропозиції; із зниженням цін скорочується ■ р...
34862. Взаємодія попиту і пропозиціі 177.5 KB
  Ціна в 3 у. за тонну кукурудзи називається ціною ринкої клірингу або ціною рівноваги коли розмір пропозиції і розмір по і врівноважуються тобто ціна в 3 у. виступає як єдина стійка ціна кукуру. Ціна рівноваги характеризує той рівень ціни при якому ріши виробників про продаж і рішення споживачів про покупку взаі узгоджуються.