9614

Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідин з допомогою торзіонних терезів

Лабораторная работа

Физика

Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідин з допомогою торзіонних терезів Мета роботи: ознайомлення з роботою торзіонних терезів та визначення коефіцієнта поверхневого натягу різних рідин. Молекули поверхневого шару рідини, на відміну від моле...

Украинкский

2013-03-14

57 KB

8 чел.

Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідин з допомогою торзіонних терезів

Мета роботи: ознайомлення з роботою торзіонних терезів та визначення коефіцієнта поверхневого натягу різних рідин.

Молекули поверхневого шару рідини, на відміну від молекул в глибині рідини, знаходяться в особливих умовах. Рівнодіюча всіх сил, що діють на молекулу всередині рідини з боку інших молекул, дорівнює нулю, а діючих на молекулу поверхневого шару рідини – відрізняється від нуля. Якщо сили, що діють на молекулу поверхневого шару, згрупувати по квадрантам, то ці сили дадуть складові як у вертикальній, так і в горизонтальній площині. Сили в вертикальній пллощині втягують молекулу всередину рідини та створюють молекулярний або внутрішній тиск. Сили в горизонтальній площині викликають прагнення рідини скоротити свою поверхню. Вони називаються силами поверхневого натягу та направлені по дотичній до поверхні рідини.

Для розриву поверхні рідини необхідно прикласти зовнішні сили, дотичні до поверхні та перпендикулярні лінії розриву. Вони повинні бути ріними силам поверхневого натягу, звідси сила поверхневого натягу запишеться так:

 F=l,

де – коефіцієнт поверхневого натягу, що залежний від природи рідини та температури;

 l – лінія розриву.

Коефіцієнт поверхневого натягу чисельно рівний силі, що прикладена до одиниці довжини лінії, що лежить на поверхні рідини, та вимірюється в ньютонах на метр (Н/м). Це силова характеристика. Якщо зовнішні сили збільшують поверхню рідини на dS, то проти сил поверхневого натягу виконується робота

 dA=Fdx=ldx,

але ldx=dS,

тоді

 dA=dS.

З останнього виразу випливає, що коефіцієнт поверхневого натягу чисельно дорівнює роботі, що необхідна для утворення одиниці поверхні рідини. Це енергетична характеристика. Домішки сильно впливають на величину ; це пояснюється тим, що  в поверхневому шарі рідини є молекули і розчинника, і розчиненої речовини. В даній роботі визначають коефіцієнт поверхневого натягу розчинів солі та мила, вважаючи коефіцієнт поверхневого натягу дистилльованої води при даній температурі відомим.

В торзіонних терезах маленька чотирикутна пластинка зі сторонами a та b опускається на поверхню рідини. Кут між вертикальною поверхнею пластинки та площиною, дотичною до поверхні рідини на межі з тілом, називається крайовим кутом (мал. 1).

Для того щоб відірвати пластинку від поверхні рідини, треба прикласти силу

 F=P+F,

де P вага пластинки;

 F=2(a+b)cos – сила поверхневого натягу, що діє по всьому периметру пластинки.

Тоді

F=P+2(a+b)cos,

звідки

  .

F та P визначають з допомогою торзіонних (крутильних) терезів, межі вимірювання яких 0-500мг. Виміряти кут важко, тому використовують метод порівняння. Останнє рівняння запишемо для досліджуваної рідини та води:

  ; .

Ділимо першу рівність на другу; кути x та мало відрізняються один від одного, тому на cos можна скоротити. В результаті отримаємо

  ,

Px та – вага пластинки з крапельками рідини та води, так як на поверхні платинки при відриві її від поверхні рідини залишаються крапельки, що утримуються силами  поверхневого натягу. Вага цих крапельок для різних рідин різна.

Величини Fx, Px, ,  вимірюють з допомогою крутильних терезів, значення при даній температур і знаходять з табл.1 Додатку 2.

Методика виконання роботи

  1.  Установити терези по рівню 2 з допомогою гвинтів 1 (мал. 2).
  2.  При закритих терезах – арретир 3 в положенні “Закрито” – зняти пластинку 7 з важеля 6.
  3.  Пересунути арретир в положення “Відкрито”. Установити стрілку 5 на нуль шкали, обертанням коректора 9 сумістити вказівник 4 з нульовою рискою на шкалі.
  4.  Пересунути арретир 3 в положення “Закрито”, відкрити кришку та підвісити на крючок пластинку 7.
  5.  На прозору полицю поставити стаканчик з дистильованою водою та гвинтами підняти полицю до соприкосновения пластинки з поверхнею рідини.
  6.  Арретир 3 пересунути в положення “Відкрито”, а потім повільно пересувати важіль 8 до моменту відриву пластинки від поверхні рідини. Відмітити силу відриву F по шкалі проти стрілки 5. При обратном русі важелю 8 визначити вавгу пластинки з каплею в момент установлення вказівника 4 на нуль.
  7.  Перед вимірюваннями з іншою рідиною пластинку 7 висушують фільтрованою бумагою.
  8.  Вимірювання провести для води та усіх досліджуваних рідин три-п‘ять разів, знайти середню різницю Fx-Px та  , похибки різниць ( Fx-Px) та ( ). Результати звести в таблицю.

Вода

Рідина 1

Рідина 2

  1.  Підрахувати для всіх рідин x. Похибки x визначити шляхом диференціювання натурального логарифму функції. знайти за таблицею.

Зауваження. Розчин солі слід добре взбалтивать перед вимірюваннями ().

Контрольні питання

  1.  Чим обумовлений поверхневий натяг у рідинах?
  2.  Енергетичне визначення коефіцієнта поверхневого натягу.
  3.  Силове визначення коефіцієнта поверхневого натягу.
  4.  Який вигляд робочої формули?
  5.  Послідовність операцій при проведенні експеримента.
  6.  В яку сторону в загальному випадку направлена сила надлишкового тиску під викривленою поверхнею рідини?
  7.  Умова відриву пластинки від поверхні рідини.
  8.  Формула сили поверхневого натягу, що діє по периметру пластинки, яка відривається.
  9.  Яким методом визначається похибка к?

Література

  1.  Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. т.І—М.:Физматгиз, 1972.—с.212-220.
  2.  Савельев И.В. Курс общей физики. т.І.—М.: Физматгиз, 1977.—с.367-370.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42686. Работа в операционной системе Windows XP2000 79 KB
  С помощью проводника WinE создали на диске С: каталог Группа АП10Б. В каталоге группы на двух членов бригады создали файл с помощью редактора Notepd. В файле записали: Стерлик Дмитро Александрович Алексей Кунченко Михайлович Созданный файл открыли с помощью редактора WordPd и отредактировали его. С помощью графического редактора Pint нарисовали картинку размножили ее по экрану и сохранили в каталоге Группа АП10Б.
42687. ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОПОЛУПЕРИОДНОГО И ДВУХПОЛУПЕРИОДНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ СИСТЕМЫ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ «ELECTRONICS WORKBENCH» 159 KB
  Краткие теоретические сведения Среднее значение выходного напряжения постоянная составляющая в схеме однополупериодного выпрямителя рисунок 2. Среднее значение выходного напряжения постоянная составляющая мостового выпрямителя рис.3 Частота выходного сигнала для схемы с однополупериодным или двухполупериодным выпрямителем а так же для схемы с двухполупериодным мостовым выпрямителем вычисляется как величина обратная периоду выходного сигнала: . Если на выход любого из выше рассмотренных выпрямителей включить конденсатор то...
42688. Meeting people for the first time. Talking about what you do. Opening a meeting 150.5 KB
  When a person has been introduced to you, Pleased to meet you /Nice to meet you are both semi-formal responses. They sound natural and are useful for most situations. Less formal responses include Good to meet you / Great to meet you. The most formal response is How do you do? This is used less in modern business. When introducing two people, it is helpful to say a little about what they do, e.g. This is Jane, she s organising training courses for our Singapore branch. The information should be brief but include enough detail to encourage conversation between the two people being introduced.
42689. Getting through to the right person. Taking / Leaving a message. Checking information. 74.5 KB
  Mаking telephone clls in nother lnguge cn mke some Ss nervous t this level becuse of the lck of visul clues tht usully help with context nd understnding. Hve ll documents nd informtion tht you need t close hnd s well s prepred list of ny useful phrses. When exchnging informtion check nd clrify tht you hve understood been understood correctly. If someone clls you nd you re unprepred sy tht you re busy t the moment nd will cll them bck.
42690. Greeting visitors. Making polite offers and requests. Making small talk 63.5 KB
  Greeting someone for the first time Very good thnks. Thnksfor meeting me. Greeting someone you know It's good to see you too Yn Very well thnks nd you I'm fine thnks. Thnks for meeting me.
42691. Showing appreciation. Taling about likes and dislikes. Describing products and giving opinions 177.5 KB
  Choose word or phrse in itlics to mke sentences tht re true in your country. However it is importnt to remember tht it is still business. If you re visiting people in nother country do some reserch to check on wht behviour is expected for exmple: Is it OK to discuss business during the mel Will your host hostess be offended if you refuse food or drink If you visit your host hostess t home should you tke gift It is good ide to order dish tht is not difficult to et. You cn concentrte on the people tht you re hving lunch with insted of...
42692. Talking about company history. Introducing a talk. Sequencing events. Presenting a company history 154 KB
  Tlking bout compny history. Introducing tlk Sequencing events Presenting compny history Introducing tlk Good business prctice. This lbortory work looks in prticulr t introducing tlk or presenttion. In n introduction it is importnt for the speker to: Introduce himself; Give cler overview of the subject; Tell the udience the structure tht the tlk will follow; Tell the udience whether they cn sk questions during the presenttion or whether there will be n opportunity to sk questions t the end of the tlk.
42693. Participating in meeting. Giving your opinion. Asking for opinions. Agreeing and disagreeing 128 KB
  Discussion You re prticipting in meeting where people hve lots of different opinions. Listen to wht people sy. Listen to wht people re sying Be discourged if people interrupt you. Four people give their opinion.
42694. Тестирование с целью определения характеристик компьютерной системы 146 KB
  4 dobe Bridge 1.0 dobe Common File Instller 1.0000 dobe Flsh Plyer 10 ctiveX 10.64 dobe Flsh Plyer 10 Plugin 10.