Užitočné tipy

INFOFIZ - môj svet

Pin
Send
Share
Send
Send


Povrchové napätie opisuje schopnosť tekutiny odolávať gravitácii. Napríklad voda tvorí kvapky na povrchu stola, pretože molekuly vody sú k sebe priťahované, čo pôsobí proti gravitácii. Ťažšie predmety, napríklad hmyz, môžu byť držané na povrchu vody z dôvodu povrchového napätia. Povrchové napätie sa meria v sile (N) vydelenej jednotkou dĺžky (m) alebo množstvom energie na jednotku plochy. Sila, s ktorou molekuly vody interagujú (súdržná sila), spôsobuje napätie, ktoré vedie k kvapôčkam vody (alebo iných tekutín). Povrchové napätie sa dá merať pomocou niekoľkých jednoduchých predmetov, ktoré sú takmer v každej domácnosti, a pomocou kalkulačky.

Lekcia 21. Laboratórna práca č. 05. Meranie povrchového napätia kvapaliny (správa)

Laboratórna práca č. 5

Predmet: „MERANIE NAPÄTIA POVRCHU KVAPALINY“

cieľ: stanovte koeficient povrchového napätia vody metódou oddeľovania kvapiek.

vybavenie: nádoba s vodou, injekčná striekačka, nádoba na zbieranie kvapiek.

  1. Nakreslite tabuľku:
Povrchové napätie vypočítame pomocou vzorca

Priemerné povrchové napätie zistíme podľa vzorca:

Relatívnu chybu určujeme metódou na vyhodnotenie výsledkov merania.

Záver: Zmeral som povrchové napätie kvapaliny (vody), ukázalo sa, že sa rovná 0,069 N / m, čo sa pri chybe 41,76% zhoduje s hodnotou v tabuľke.

Odpovede na bezpečnostné otázky.

1. Prečo závisí povrchové napätie od druhu kvapaliny?

Povrchové napätie závisí od sily príťažlivosti medzi molekulami. Molekuly rôznych kvapalín majú rôzne interakčné sily, takže povrchové napätie je rôzne. Povrchové napätie tiež závisí od prítomnosti nečistôt v kvapaline, pretože čím silnejšia je koncentrácia nečistôt v kvapaline, tým slabšie sú adhézne sily medzi molekulami kvapaliny. V dôsledku toho budú sily povrchového napätia pôsobiť slabšie.

2. Prečo a ako závisí povrchové napätie od teploty?

Ak sa teplota zvýši, potom sa príslušne zvýši rýchlosť molekúl a adhézne sily medzi molekulami sa znížia. t.j. sily povrchového napätia závisia od teploty. Čím vyššia je teplota kvapaliny, tým je povrchové napätie slabšie.

3. Zmení sa výsledok výpočtu povrchového napätia, ak sa experiment uskutoční inde na Zemi?

Mení sa mierne, pretože vzorec obsahuje hodnotu g - gravitačného zrýchlenia. A vieme, že v rôznych častiach Zeme je zrýchlenie gravitácie odlišné. Skutočné zrýchlenie gravitácie na zemskom povrchu závisí od zemepisnej šírky, denného času a ďalších faktorov. Mení sa od 9,780 m / s² pri rovníku do 9 832 m / s² pri póloch.

4. Zmení sa výsledok výpočtu, ak je priemer kvapiek trubice menší?

Zmena priemeru trubice nemôže viesť k zmene nameranej hodnoty. Vzorec sa používa na určenie povrchového napätia.

Obrázok ukazuje, že zníženie priemeru trubice je kompenzované znížením hmotnosti kvapôčky a povrchové napätie samozrejme zostane rovnaké.

5. Prečo by mali pomalé kvapky padať?

Keď z kapilárnej trubice vyteká tekutina, veľkosť kvapky rastie postupne. Pred oddelením kvapôčky sa vytvorí hrdlo, ktorého priemer d je o niečo menší ako priemer dl kapilárnej rúrky. Po obvode hrdla kvapky pôsobia sily povrchového napätia smerom nahor a udržujú kvapku. Keď sa veľkosť kvapôčok zvyšuje, gravitačná sila mg má tendenciu ju odtrhávať. V okamihu oddelenia kvapiek sa gravitačná sila rovná výslednej sile povrchového napätia F = πdσ.

Je potrebné, aby kvapky vychádzali z trubice nezávisle, pôsobením gravitácie. Ak je kvapôčka kvapiek rýchla s ďalším tlakom na piest striekačky, potom sa v momente uvoľnenia kvapôčky gravitácia nebude rovnať sily povrchového napätia a táto metóda spôsobí veľkú chybu merania.

Metóda maximálneho tlaku bublín (metóda Rebinder)

Kapilára komunikuje s atmosférickým vzduchom, a preto sa v trubici udržuje atmosférický tlak P0.

Tlak P na testovanej kvapaline sa pomocou vodného čerpadla postupne znižuje. Tlakový rozdiel (Po- P) sa snaží vyfukovať vzduchovú bublinu z kapiláry do kvapaliny, ale je to vyvážené dodatočným tlakom, ktorý je vyvolaný silami povrchového napätia kvapaliny vo výslednej bubline s polomerom r a smerovanou tangenciálne na rozhranie Ms.

Nakoniec pri tlakovom rozdiele (Po-P) rovná Pchaty presahujúci rozdiel Pi, pl.-Pja, móda, z kapilárnej rúrky sa vyfukuje vzduch do kvapaliny.

Polomer r vyfukovanej bubliny nie je známy, čo je mimoriadne ťažké merať. Preto sa uchýlite k použitiu referenčnej kvapaliny, koeficientu povrchového napätia σo ktorý je známy a je blízky koeficientu povrchového napätia σ skúmanej tekutiny. Predpokladá sa, že polomery fúkaných z tej istej kapiláry budú v oboch prípadoch rovnaké.

Vynásobením prvej rovnice druhou a riešením vzhľadom na σ dostaneme vzorec na výpočet povrchového napätia:

Stalagmometrická metóda (metóda počítania kvapiek)

Počítajte počet kvapiek (n), pozbierajte ich do nádoby a zmerajte objem (V). Nájdite objem jednej kvapky v.

kde r je polomer krku.

pretože polomer krku je ťažké vypočítať, vykonať experiment s referenčnou tekutinou.

Metóda separácie krúžkov (fyzikálne laboratórium v ​​prvom roku)

Na povrch testovanej tekutiny sa umiestni krúžok alebo rám. Ak kvapalina zvlhčí krúžok, potom sily povrchového napätia F1 a F2pôsobiace na svoje vonkajšie a vnútorné povrchy s priemermi D a d, sú nasmerované vnútri kvapaliny:

Celkové povrchové napätie sa rovná:

Na roztrhnutie krúžku z povrchu kvapaliny je potrebné vyvinúť vzostupnú silu F, ktorá kompenzuje gravitačnú silu mg krúžku a povrchové napätie Fσ:

Meraním sily oddelenia krúžku a poznaním hmotnosti a veľkosti krúžku dynamometrom môžete určiť povrchové napätie kvapaliny:

Pin
Send
Share
Send
Send