- •Определение момента инерции махового колеса и силы трения в опоре
- •Краткая теория
- •Теория метода и описание установки
- •Измерение и обработка результатов
- •Расчет погрешности
- •Краткая теория
- •Математический маятник
- •Теория метода
- •Порядок выполнения работы
- •Отчетная таблица
- •Расчет погрешности
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение момента инерции тела методом крутильных колебаний
- •Краткая теория
- •Выполнение работы
- •Расчет погрешности
- •К онтрольные вопросы
- •Литература
- •Краткая теория
- •1. Законы идеальных газов
- •Изотермический процесс
- •Изохорический процесс
- •Изобарический процесс
- •Адиабатический процесс
- •2. Теплоемкость газа
- •3. Первое начало термодинамики
- •Применение первого начало термодинамики Изотермический процесс
- •Изохорический процесс
- •Изобарический процесс
- •Адиабатический процесс
- •Степени свободы
- •4. Теория метода и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Расчет погрешности
- •Контрольные вопросы
- •Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости Краткая теория
- •Поверхностная энергия жидкости
- •Описание установки и выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение удельного сопротивления металлов
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение термоэлектронной эмиссии
- •К раткая теория и описание установки
- •Измерение и обработка результатов измерений
- •1. Снятие анодной характеристики
- •2. Снятие температурной характеристики
- •3. Определение работы выхода
- •Контрольные вопросы
- •Градуировка термопары
- •Краткая теория
- •Законы Вольта
- •При соединении двух проводников, изготовленных из различных металлов между ними возникает контактная разность потенциалов, которая зависит только от их химического состава и температуры.
- •ТермоЭдс (явление Зеебека)
- •Теория метода и описание установки
- •Измерения и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли
- •Краткая теория
- •Магнитное поле Земли
- •Экспериментальная установка
- •Измерения и обработки результатов
- •Определение индуктивности катушки (коэффициента самоиндукции)
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Снятие петли гистерезиса ферромагнетика
- •Краткая теория Магнитное поле в магнетиках
- •Магнитные свойства твердых тел
- •Магнитные свойства атомов
- •Природа парамагнетизма
- •Природа ферромагнетизма
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Законы преломления света.
- •Описание установки. Методика измерений.
- •Порядок выполнения работы.
- •Литература.
- •Определение длины световой волны при помощи
- •Экспериментальная установка .
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы .
- •1. Закон Брюстера,
- •2. Поляризация при двойном лучепреломлении.
- •3. Поляроиды .
- •Закон Малюса
- •Законы теплового излучения .
- •Закон Стефана - Больцмана .
- •Фотоэлементы
- •Снятие вах фотоэлемента
- •Определение интегральной чувствительности фотоэлемента .
- •Проверка 1 закона фотоэффекта .
- •Литература
- •Лабораторная работа № 3.10
- •Измерение и обработка результатов.
- •Литература
Поверхностная энергия жидкости
Молекулы в жидкости обладают кинетической энергией теплового движения и потенциальной энергией межмолекулярного взаимодействия. Для перемещения молекулы из глубины жидкости к поверхности надо совершить работу по преодолению силы молекулярного давления. Эта работа совершается молекулой за счет запаса кинетической энергии и идет на увеличение ее потенциальной энергии. Поэтому молекулы поверхностного слоя обладают дополнительной потенциальной энергией по сравнению с молекулами внутри жидкости. Эта дополнительная потенциальная энергия, которой обладают молекулы поверхностного слоя, называется поверхностной энергией.
Е
сли
поверхность жидкости растянуть, то на
поверхность будут выходить все новые
молекулы, и потенциальная энергия
поверхностного слоя будет увеличиваться.
Следовательно, поверхностная энергия
пропорциональна площади самой поверхности
жидкости (рис.4).
,
(2)
где А – работа силы поверхностного натяжения; F – сила поверхностного натяжения; x – растяжение пленки; S – изменение площади поверхности пленки.
Из этого выражения можно дать еще одно определение коэффициента поверхностного натяжения.
Коэффициент поверхностного натяжения равен свободной поверхностной энергии, приходящейся на единицу площади поверхности. В этом случае единица измерения =[Дж/м2].
Большое влияние на поверхностное натяжение оказывают находящиеся в жидкости примеси. Например, мыло, растворенное в воде, уменьшает коэффициент поверхностного натяжения до 0,045 Н/м, а сахар или соль повышают. Изменяющие поверхностное натяжение вещества называют поверхностно – активными. К ним можно отнести нефть, мыло, спирт.. Это явление объясняется межмолекулярным взаимодействием между молекулами. Если взаимодействие между молекулами самой жидкости больше, чем между молекулами жидкости и примеси, то молекулы примеси выталкиваются на поверхность и концентрация примеси на поверхности оказывается больше; чем в объеме, что и приводит к уменьшению поверхностного натяжения.
Поверхностно–активные вещества широко применяют при резке металлов, бурении горных пород, и т.д., так как разрушение горных пород в их присутствии происходит легче, адсорбируясь на поверхности твердого тела, они проникают внутрь микротрещин и способствуют дальнейшему развитию этих трещин вглубь.
Описание установки и выполнение работы
В данной работе определяют коэффициент поверхностного натяжения методом отрыва кольца от поверхности, смачивающей ее жидкости.
Лабораторная установка (рис.5) представляет собой торсионные весы, к которым подвешено тонкое кольцо. Под кольцом расположен сосуд с исследуемой жидкостью. Кольцо с известными размерами опускают в исследуемую жидкость.
Поворачивая рычаг весов, отрывают кольцо из жидкости. В момент отрыва рычаг весов останавливают и измеряют силу отрыва кольца, которая по сути является силой разрыва поверхностной пленки. Разрыв происходит по двум линиям: по внешнему диаметру и внутреннему. Поэтому, суммарная линия отрыва будет равна
.
Поскольку проще замерять внешний диаметр и толщину то d2=d1–2h
.
Тогда коэффициент поверхностного натяжения будет равен
№ |
F, H |
d1, м |
h, м |
, H/м |
, H/м |
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее значение |
|
|
|
|||
Задачи
1. При определении силы поверхностного натяжения капельным методом число капель глицерина, вытекающего из капилляра, составляет n=50. Общая масса глицерина m=1 кг, а диаметр шейки капли в момент отрыва d=1 мм. Определите коэффициент поверхностного натяжения глицерина.
Ответы:1) 72,3 мН/м; 2) 52 мН/м; 3) 62,3 мН/м; 4) 62,5 мН/м; 5) 43,4 мН/м;
2. Тонкое кольцо радиусом 7,8 см соприкасается с мыльным раствором. Каким усилием можно оторвать кольцо от раствора? Температуру раствора считать комнатной. Масса кольца 7 г.
Ответы:1) 1,32 Н; 2) 0,11 Н; 3) 0,42 Н; 4) 0,33 Н; 5) 0,25 Н.
3. Какую массу имеет капля воды, вытекающая из стеклянной трубки диаметром 1 мм? Считать диаметр капли равным диаметру шейки трубки.
Ответы:1) 2,25.10–5 кг; 2) 7,2.10–4 кг; 3) 8,3.10–3 кг; 4) 3,5.10–5 кг; 5) 4,2.10–5 кг.
4. Какую энергию необходимо затратить на образование поверхности мыльного пузыря радиусом 6 см при постоянной температуре?
Ответы:1) 2,8.10–3 Дж; 2) 0,77.10–2 Дж; 3) 3,6.10–3 Дж; 4) 0,92.10–3 Дж; 5) 7.10–3 Дж.
5. При измерении коэффициента поверхностного натяжения мыльного раствора при 150С использовали динамометр и проволочное кольцо диаметром 12 см и массой 20 г. При отрыве кольца от поверхности жидкости динамометр показал усилие 0,227 Н. Какой коэффициент поверхностного натяжения получен в результате опыта?
Ответы:1) 0,047 Н/м; 2) 0,04 Н/м; 3) 0,053 Н/м; 4) 0,072 Н/м; 5) 0,080 Н/м.
6. Капилляр с внутренним радиусом 2 мм опущен в жидкость. Найти коэффициент поверхностного натяжения жидкости, поднявшейся в капилляре, если ее масса равна 9.10–5 кг.
Ответы:1) 22.10–3 Н/м; 2) 62.10–3 Н/м; 3) 70.10–3 Н/м; 4) 40.10–3 Н/м; 5) 73.10–3 Н/м.
