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

86 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

77741. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ И ПРИНЦИПЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПРОЦЕССА 42 KB
  Методологическая готовность проявляется в наличии цели и миссии исследования. Миссия исследования рассматривается как доминанта его проведения обеспечивающая последовательное движение к цели. Большое значение имеют: опыт исследования информационная база его проведения методика моделирования и оценок процессов или явлений доступность методов исследования наличие соответствующих технических средств квалификация исследователей.
77742. ФАКТОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 42.5 KB
  От наличия и достаточности фактов зависит качество управленческих решений а следовательно и эффективность управления. Исследование управления также невозможно без фактов на которых оно строится. Роль фактов в исследовании заключается в том что они: очерчивают явление позволяют распознавать проблему определяют саму необходимость исследования создают мотивационное поле исследования.
77743. ОЦЕНКИ В ИСУ 52 KB
  Средством оценки является показатель. Оценки могут быть: программно-тестовые с использованием компьютерной техники; экспертные на основе работы группы экспертов. коллективные и индивидуальные; точные и приблизительные; эпизодические и периодические; общие и локальные; простые и сложные последние построены на специальных расчетах агрегировании информации построении синтетических показателей; Для достижения успеха исследования нужно уметь правильно выбирать вид оценки.
77744. МЫШЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЯ 55 KB
  мышление абсолютно индивидуально Именно в мышлении проявляются особенности личности Однако любое разнообразие можно классифицировать. Это качество может быть как положительным так и отрицательным в зависимости от того по каким факторам мышление проявляет это качество.1 Индивидуализированное мышление ярко проявляющее черты личности индивидуальность неординарность.
77745. КРЕАТИВНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННОГО МЕНЕДЖЕРА 72.5 KB
  Образование: определяет уровень развития способностей корректирует и формирует индивидуальность специалиста. Креативное образование образование ориентированное на развитие творческих способностей человека на закрепление в его профессиональном сознании установки на инновации включающее анализ проблем и вариантов деятельности. Это образование мотивирующее самостоятельное осмысление действительности самопознание индивидуальности превращения знаний в потенциал мышления и саморазвития.
77746. ПРОГРАММА И ПЛAH ИССЛЕДОВАНИЯ 37 KB
  Она должна содержать: обоснование предмета исследования важность и актуальность проблемы общее содержание исследуемой проблемы роль ее относительно других проблем необходимые условия для успешного решения проблемы финансирование кадровое обеспечение организационные условия временные ограничения и пр. Программа как правило состоит из следующих разделов: Цель проведения исследований Содержание проблемы ее актуальность и важность Парадигма и рабочая гипотеза решения проблемы в процессе исследования Обеспечение исследования...
77747. ФОРМЫ И ФАКТОРЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАНИЯ 65.5 KB
  Организация исследования определяет дифференциацию и интеграцию деятельности исследователей или исследовательских групп. В ней находят свое отражение распределение и комбинация ресурсов по времени видам работ кадрам проблемам Формы организации исследования Увеличение нагрузки персонала дополнительными обязанностями исследовательской работы. Такие исследования возможны если: у персонала управления есть резервы времени; его исследовательский потенциал достаточно высок.
77748. ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ РОЛЬ В НАУЧНОЙ И ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА 49.5 KB
  Исследования как бы проникают в повседневную практику. Исследования это задача только научных работников. Исследования позволяют увидеть: где находятся резервы; что мешает развитию; чего надо опасаться; что надо поддерживать и т.
77749. МЕНЕДЖЕР ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ТИПА 31.5 KB
  Проблемное видение мира способность распознавать проблемы там где для других все ясно. Экспрезентность способность делать верные и удачные заключения при дефиците информации. Способность к имитации функций различных членов коллектива. Инновационность и безынерционность мышления способность выйти за границы формального привычного проверенного традиционного.