 |
Поверхностного натяжения жидкости
|
|
|
|
Цель работы: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.
Методика эксперимента
Для проведения эксперимента используется стеклянная бюретка Б, закрепленная в вертикальном положении на штативе (рис. 4.3). При открытии крана К жидкость медленно накапливается в виде капли на конце бюретки. Капля имеет шейку приблизительно цилиндрической формы. По мере увеличения капли под действием силы тяжести поверхность шейки капли увеличивается. В момент отрыва капли сила тяжести 
уравновешивается силой поверхностного натяжения Fl, действующей по контуру, ограничивающему поперечное сечение шейки диаметра d (рис. 4.4):
, (4.1)
где m – масса капли.
Сила поверхностного натяжения вычисляется по формуле 
, (4.2)
где a - коэффициент поверхностного натяжения; l – длина контура (окружности), ограничивающего поперечное сечение шейки; d – диаметр шейки капли.
Подставляя равенство (4.2) в формулу (4.1) получим:
. (4.3)
Массу капли можно определить, измерив объём V некоторого количества n капель:
,
где r – плотность жидкости.
Подставляя формулу (4.3) в последнее выражение, получим расчетную формулу:
. (4.4)
Порядок выполнения работы
1. Налить в бюретку воду. Снять со шкалы бюретки показание V 1, соответствующее объему налитой жидкости.
2. Открыть кран бюретки так, чтобы образующиеся капли можно было спокойно считать. Отсчитав n = 100 капель, кран закрыть.
3. Снять со шкалы бюретки показание V 2 - объем оставшейся жидкости.
4. Открыть кран бюретки так, чтобы капли образовывались очень медленно. Измерительным микроскопом определить диаметр d шейки капли в момент отрыва. Повторить три раза.
5. Все измерения занести в таблицу 4.1.
Таблица4.1
|
|
|
| V 1, см3 | V 2, см3 | n | d, мм |  , мм
| постоянные | 
| e | Da |
| r = 103 кг/м3 g = 9,81 м/с2 | ||||||||
Обработка результатов измерений
1. Вычислить объем n = 100 капель жидкости по формуле
V = V 1 - V 2.
2. Рассчитать среднее значение диаметра .
3. По формуле (4.4) вычислить коэффициент поверхностного натяжения воды, используя среднее значение и данные таблицы 4.1, выраженные в единицах СИ.
4. Определить относительную погрешность определения коэффициента поверхностного натяжения a по формуле
.
5. Вычислить абсолютную погрешность определения коэффициента поверхностного натяжения a по формуле 
.
6. Записать результат обработки экспериментальных данных: 
ед. изм.
7. Сравнить полученное значение коэффициента поверхностного натяжения с табличным. Сделать вывод по проделанной работе.
Контрольные вопросы и задания
1. Объясните природу сил поверхностного натяжения.
2. Дайте определение коэффициента поверхностного натяжения.
3. В каких единицах измеряется коэффициент поверхностного натяжения?
4. Объясните зависимость коэффициента поверхностного натяжения жидкости от температуры.
Заключение
В пособии детально рассмотрены основы молекулярной физики и термодинамики. Перечень разделов логически входит в общий курс, позволяет проследить развитие физики и эволюцию её идей.
Однако и в настоящее время перед физикой стоят проблемы, при решении которых особенно подчеркивается практическая важность фундаментальных знаний.
Авторы надеются, что предлагаемое пособие послужит хорошим подспорьем в овладении методами и навыками экспериментальных исследований.
Библиографический список
ДетлафА. А. Курс физики: учеб. пособие для втузов/ А. А.Детлаф, Б. М. Яворский. – М.: Высш. шк., 2000.
Зисман Г.А. Курс общей физики/ Г.А.Зисман, М.Х. Тодес. - М.: Высш. шк.,1988.
КухлингХ. Справочник по физике/ Х. Кухлинг. - М.: Мир, 1982.
|
|
|
СавельевИ. В. Курс общей физики: учеб. пособие для втузов: 1т./ И. В. Савельев. – М.: Наука, 1988.
ТрофимоваТ. И. Курс физики: учеб. пособие для вузов/ Т. И. Трофимова. – 6-е изд., – М.: Высш. шк., 2000.
Приложение
|
|
|
