10.2. Описание лабораторной установки

Измерительный прибор (рис. 10.6) представляет собой вертикальную стойку 1, на которую на специальном кронштейне подвешен датчик силы 2. Кольцо 3 крепится к датчику невесомой нитью. Вдоль стойки при помощи специальных винтов 4 можно плавно передвигать платформу 5, на которую помещают сосуд с исследуемой жидкостью. К датчику силы подключено система 6 обработки данных 3B NETlog^TM соединительным кабелем с 8-контактными разъемами типа miniDIN. Данные с системы обработки данных переносятся на компьютер 7.

Рисунок 10.6 – Экспериментальное оборудование для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости

10.3. Порядок выполнения работы

Перед проведением опыта края кольца должны быть тщательно вытерты для удаления следов воды. Следует учитывать, что прикосновение пальцев к поверхности стекла или металла сильно ухудшает смачиваемость этих поверхностей.

1. Столик, на котором стоит чаша с водой, поднять на такую высоту, чтобы нижний край металлического кольца погрузился в воду примерно на 5 мм. При этом стенки металлического кольца смачиваются водой.

Между нижним краем кольца (1) и опускающейся поверхностью воды (3) образуется упругая водяная пленка (рис. 10.5). При дальнейшем опускании уровня воды пленка несколько растягивается и оттягивает вниз

Рисунок 10.7 – Направление сил поверхностного натяжения жидкости на границе с кольцом

смоченный водой край кольца, а вместе с тем меняется сила натяжения Т, на которой висит кольцо. Стрелками на рисунке 10.7 указано направление сил поверхностного натяжения жидкости на границе с кольцом.

2. Включить систему обработки данных 3B NETlog^TM, нажав кнопку ON/OFF.

3. Нажав кнопку записи данных Data/Time, медленно опускать столик с чашкой. После отделения кольца от поверхности жидкости остановить запись кнопкой Enter на системе обработки данных. Повторить опыт еще 4 раза.

3. Включить персональный компьютер, открыть программу 3BNETdata и нажать кнопку Read. Полученные данные сохранить, нажав кнопку Write Selected Files. При этом на рабочем столе компьютера появятся 5 текстовых документа. Преобразовать полученные данные и перевести в программу Microsoft Office Excel. Выбрать максимальное значение силы и занести в таблицу.

4. Измерить наружный диаметр D кольца штангенциркулем 5 раз. Измерить толщину d кольца штангенциркулем 5 раз.

5. Найти абсолютные погрешности каждого измерения по формулам:

F_i= |F_i - F_ср|, d_i= |d_i - d_ср|, D_i= |D_i - D_cр| (10.8)

и занести в таблицу.

6. Максимально возможные погрешности при n числе измерений F_i, D_i и d_i соответственно равны:

, , . (10.9)

7. Рассчитать по формуле (10.7) коэффициент поверхностного натяжения.

8. Найти абсолютную и относительную погрешности косвенного измерения объема по формулам:

(10.10)

(10.11)

9. Повторить опыт с глицерином.

10. Распечатать фрагмент массива.

10.4. Содержание отчета

1. Номер и название лабораторной работы.

2. Цель работы.

3. Краткий конспект теоретического обоснования работы.

4. Оборудование.

5. Принципиальная схема для определения коэффициента поверхностного натяжения.

6. Результаты замеров и вычислений в электронном виде по форме:

№п/п	D	ΔD	d	Δd	вода			глицерин
					F	ΔF	σ	F΄	ΔF΄	σ
1
2
3
4
5
Ср. значение

7. Определение среднего значения коэффициента поверхностного натяжения по формуле (10.7).

8. Расчет значений максимально возможных погрешностей F_MAX, d_MAX и D_MAX по формулам (10.9).

8. Расчет погрешность измерения по формулам (10.10) и (10.11).

9. Окончательный результат в виде:

10. Выводы.