Методика измерения коэффициента поверхностного натяжения

Методика измерения коэффициента поверхностного натяжения σ поясняется рисунком 1. К динамометру подвешивается легкая проволочная конструкция П-образной формы. Средняя часть этой конструкции – участок А - В располагается горизонтально. Исходное положение проволочной конструкции – ее полное погружение под поверхность жидкости; этому должно соответствовать нулевое деление шкалы динамометра. Если полностью погруженную проволочку осторожно поднимать, она “потянет” за собой воду; в результате поверхность жидкости увеличиться. Это увеличение поверхности приблизительно можно оценить соотношением:

 

 

где:

- длина горизонтальной части проволоки;

х – высота подъема верхней образующей этого участка над исходной поверхностью жидкости;

цифрой 2 учитывается, что дополнительная поверхность жидкости возникает по обе стороны участка проволоки .

В положении, показанном на рис. 1 усилие, регистрируемое динамометром, уравновешивает вертикальную составляющую силы поверхностного натяжения:

 

F_у = 2 F_н = 2 σ l, (1)

 

где:

F_у - усилие, регистрируемое динамометром;

F_н – вертикальная составляющая силы поверхностного натяжения жидкости по одну сторону от горизонтального участка проволоки П-образной формы.

Из (1) следует формула для расчета коэффициента поверхностного натяжения, используемая в данной работе:

 

σ = F_у / 2 l. (2)

 

Порядок выполнения работы

 

 

 

Рис. 1

 

1. На верхнем кронштейне штатива подвесить пружинный динамометр. На крючок пружинного динамометра подвесить одну из П-образных проволок, длина рабочего участка АВ которой равна ₁.

 

2. Чтобы исключить влияние первоначального растяжения пружины динамометра под действием веса проволоки на результаты измерения, установить стрелку динамометра против нулевого деление шкалы. Для этого: отвернуть стопорный винт шкалы; переместить шкалу так, чтобы стрелка динамометра располагалась параллельно шкале против нулевой отметки; завинтить стопорный винт.

 

3. На подвижной платформе штатива разместить чашку для исследуемой жидкости; центр чашки должен совпадать с осью измерительной пружины.

 

4. Налить в чашку дистиллированную воду; ее должно быть достаточно, чтобы П-образная проволока быть полностью погружена в жидкость.

 

5. Слегка ослабить крепление подвижной платформы винтом зажима на штативе и поднять платформу настолько, чтобы П-образная проволока полностью погрузилась в жидкость.

 

6. Медленно опускать подставку с чашкой и следить за растяжением пружины динамометра; это движение продолжать до момента отрыва жидкости от П-образной проволоки.

Зафиксировать по шкале динамометра значение силы, при которой произошел отрыв. Занести полученное при данном наблюдении значение в таблицу 1 (в стоку I).

Повторить эти операции еще 5 раз.

Таблица 1

 

 

№ опыта	Fy	№ наблюдения	Ср. зн. Fy	s
I	(Fy)1
II	(Fy)2

 

 

7. Заменить первую П – образную проволоку на в вторую – с длиной рабочего участка АВ равной ₂.

 

8. Повторить операции по п.п. 2, 5, 6 со второй П – образной проволокой. Результаты шести наблюдений занести в таблицу 1 (в строку II).

 

9. Рассчитать средние значения сил (F_y)₁ и (F_y)₂ ; используя эти значения рассчитать значения s для I – го и II – го опытов по формуле (2). Результаты занести в таблицу 1.

Рассчитать среднее значение s по результатам I – го и II – го опытов.

 

10. Рассчитать погрешность s, обрабатывая результаты по методике косвенных измерений с учетом следующих данных:

 

, приборная погрешность динамометра Δ F _пр = 0, 5 Н.

 

Контрольные вопросы

 

1. Что представляет собой поверхностное натяжение? Дать определение коэффициента поверхностного натяжения.

 

2. Что такое свободная энергия поверхности жидкости?

 

3. Что такое радиус молекулярного взаимодействия и какова толщина поверхностного слоя жидкости?

 

4. Привести примеры практического использования в геофизике таких свойств тел, как смачивание и поверхностное натяжение.

 

5. Как коэффициент поверхностного натяжения зависит от температуры?

 

6. Почему маленькие капельки жидкости имею обычно сферическую форму, а большие похожи на сплющенные эллипсоиды?

 

Литература

 

1. Cавельев И.В. Курс физики: Учебник в 3-х томах. Т.1: Механика. Молекулярная физика. М., - Наука, 1989. - 352 с.

 

2. Трофимова Т.И. Курс физики: Учебное пособие для вузов. 6-е изд. стер. – М., Высшая школа, 1999. – 542 с.

Предыдущая123456789101112131415Следующая

Поделиться:

Популярное:

1. Авторитаризм и демократия — психологические измерения политических режимов
2. Алгоритм построения ФСР для ЛОДУ n-го порядка с постоянными коэффициентами.
3. ВАЛОВОЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ-ВНУТРЕННИЙ ПРОДУКТ И СПОСОБЫ ЕГО ИЗМЕРЕНИЯ
4. Для расчета коэффициента взаимной сопряженности
5. Дозиметрия ионизирующего излучения. Поглощенная доза. Единицы измерения. Экспозиционная доза. Ионизационная камера, принцип работы.
6. Единицы измерения поверхностного натяжения
7. Значение коэффициента бокового давления
8. Измерение коэффициента амплитудной модуляции с помощью осциллографа при синусоидальной развертке НЧ сигналом (методом трапеции).
9. Измерение коэффициента полезного действия механической пушки
10. ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И УСТРОЙСТВА ЛАЗЕРНОГО СТЕНДА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ УСТАНОВКИ КОЛЕС АВТОМОБИЛЯ «ВЕКТОР – 1»
11. Индексный метод для измерения влияния факторов в сложных
12. Инфляция: сущность, источники, методы измерения и классификация. Основные направления антиинфляционной политики государства.