Теория метода и описание установки
Поверхностное натяжение жидкости обусловлено действием молекулярных сил. Жидкости, как и твердые и газообразные тела, состоят из молекул, между которыми действуют молекулярные силы сцепления. Эти силы весьма быстро убывают с увеличением расстояния между молекулами. На расстоянии Если молекула М занимает положение, при котором вся сфера ее молекулярного действия заполнена другими молекулами той же жидкости, то относительно молекулярных сил, действующих на нее, она находится в равновесии, так как равномерно притягивается во все стороны. Это равновесие нарушается, когда молекула находится у поверхности жидкости на глубине, меньшей радиуса молекулярного действия (например, молекула М
Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком энергии сравнительно с молекулами, находящимися внутри жидкости. Эта избыточная энергия называется свободной поверхностной энергией или просто поверхностной энергией. Указанными свойствами поверхностного слоя обусловлено особое его состояние, которое подобно состоянию натянутой упругой пленки, стремящейся сократить свою поверхность до малых размеров. Это стремление жидкости сократить свою свободную поверхность называется поверхностным натяжением.
Силы поверхностного натяжения направлены по касательной к поверхности жидкости и действуют нормально к любой линии, проведенной на этой поверхности. Для количественной характеристики силы поверхностного натяжения жидкости вводят коэффициент поверхностного натяжения
В таком случае коэффициент поверхностного натяжения измеряется Из рассмотрения свойств поверхностного слоя можно показать, что коэффициент поверхностного натяжения численно равен свободной поверхностной энергии W, рассчитанной на единицу площади поверхности жидкости S: В этом случае коэффициент поверхностного натяжения измеряется в Коэффициент поверхностного натяжения различен для разных жидкостей. Он зависит от рода жидкости, температуры (уменьшается с повышением температуры) и от степени чистоты поверхности (изменяется от малейшего загрязнения). Существует ряд методов определения коэффициента поверхностного натяжения. В настоящей работе определение коэффициента поверхностного натяжения Рассмотрим образование капель при медленном вытекании жидкости из вертикальной трубки. Поверхностное натяжение не позволяет жидкости сразу вылиться из трубки. По мере вытекания жидкости поверхностная пленка капли увеличивается и получается сужение (образуется шейка). Когда сила тяжести Р, действующая на каплю, станет несколько больше силы поверхностного натяжения, действующей по окружности перетяжки, капля оторвется. Для момента отрыва запишем:
найдем коэффициент
Формула (2) является расчетной для коэффициента
Порядок выполнения работы
1. Налить жидкость (воду) в бюретку. 2. Взвесить на весах сухой стаканчик. 3. Накапать 50 –100 капель и снова взвесить. 4. Определить массу 1 капли 5. Микроскопом “Мир - 1” измерить диаметр капилляра бюретки. 6. По формуле (2) рассчитать коэффициент 7. Опыт повторить 3 раза. 8. Пункты 1 – 7 повторить с другой жидкостью. 9. Данные опытов занести в таблицу.
Контрольные вопросы
1. Объясните механизм возникновения сил молекулярного давления и сил поверхностного натяжения. 2. Дайте силовое и энергетическое определения коэффициента поверхностного натяжения. 3. От чего зависит коэффициент поверхностного натяжения. 4. Приведите примеры, где вы в жизни наблюдаете поверхностное натяжение, действие поверхностно-активных веществ.
Литература
1. Р.И. Грабовский Курс физики 2. А.С. Шубин Курс общей физики 3. Б. М. Яворский и др. Курс физики, т.1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|