Лабораторна робота № 5 Визначення поверхневого натягу води методом відриву крапель

Мета роботи: експериментально визначити поверхневий натяг води методом відриву крапель.

Обладнання: терези навчальні з штативом; гирі Г4-210; штангенциркуль; клин вимірювальний з жерсті розміром 1 см × 10 см; голка; лінійка вимірювальна з міліметровими поділками; колба конічна; склянка низька; лійка конусоподібна; трубка гумова з краном і скляним наконечником діаметром 3 мм; штатив для фронтальних робіт; вода дистильована.

Теорія. молекули поверхневого шару мають надлишок потенціальної енергії в порівнянні з молекулами всередині рідини. Для того, щоб вивести молекулу на поверхню, тобто збільшити площу поверхні рідини на , потрібно здійснити роботу проти сил міжмолекулярної взаємодії: , де – коефіцієнт пропорційності який називають поверхневим натягом: , або: , ,

де – сила поверхневого натягу, яка діє вздовж поверхні рідини перпендикулярно до лінії, яка обмежує поверхню, та намагається скоротити площу до мінімуму; – довжина контура, що обмежує поверхню рідини. величина залежить від природи граничних середовищ і температури рідини.

Д ля вимірювання методом відриву крапель складають установку за мал.1. У лапці штатива закріплюють лійку 1, на шийку якої надіто гумову трубку, сполучену з краном 2 і скляним наконечником 3. У лійку наливають дистильованої води і краном регулюють її витікання так, щоб вода окремими краплями падала в підставлену склянку.

У момент відривання краплі модуль сили поверхневого натягу F дорівнює модулю сили тяжіння, яка діє на краплю масою m_k

, = m_k g або,

звідки: . = m_k g / , де = π d

Щоб підвищити точність, вимірюють масу п крапель і обчислюють поверхневий натяг за формулою:

, = mg / n π d (1)

де m − маса води, яка вилилась, g= 9,81 − прискорення вільного падіння, п − число крапель води, − внутрішній діаметр скляної трубки-наконечника.

Хід роботи.

1. Складіть установку за мал. 1.

2. За допомогою вимірювального клина і штангенциркуля виміряйте внутрішній діаметр скляної трубки наконечника 3.

3. Виміряйте масу порожньої склянки з точністю до 0,01г.

4. Закрийте кран 2 (див. мал.1) і налийте в лійку дистильованої або ретельно прокип’яченої води. Підставте під трубку колбу і, поступово відкриваючи кран, добийтесь, щоб вода з трубки капала окремими краплями (через 1 – 2 сек одна за одною). У цьому разі можна вважати, що краплі відриваються тільки під дією сили тяжіння.

5. Підставте під трубку порожню склянку і, відрахувавши 50 крапель, відсуньте її.

6. зважте склянку з набраною водою і обчисліть масу крапель.

7. повторіть дослід, зібравши в склянку 100 крапель.

8. Обчисліть поверхневий натяг води за формулою (3).

9. Порівняйте отриманий результат з табличним значенням поверхневого натягу (з урахуванням температури), обчисліть відносну похибку вимірювань за формулою: .

10. Результати вимірювань і обчислень запишіть у таблицю.

№ досліду	, м		m кг	, Н/м	, Н/м
1		50
2		100

11. дайте відповідь на контрольні запитання. Зробіть висновок.

Контрольні запитання.

1. чому в даній ЛР кількість крапель рекомендується брати: «чим більше – тим краще»?

2. яким чином поверхневий натяг залежить від температури? поясніть.

3. яку форму мають краплі жиру на поверхні супу? Чому?

Для обчислень і відповідей.