М етод отрыва капли

Рассмотрим процесс образования и отрыва капель, вытекающих из наконечника трубки (рис. 7). По мере стекания жидкости по трубке на её конце образуется капля. Пока капля мала, она не отрывается, т.к. её удерживают силы поверхностного натяжения. Отрыв капли происходит в тот момент, когда её вес становится равным равнодействующей сил поверхностного натяжения, действующих вдоль окружности шейки капли. В момент отрыва капли диаметр её шейки немного меньше внутреннего диаметра наконечника трубки. Для наконечников с внутренним диаметром от 2 до 5 мм можно приближенно считать, что диаметр шейки капли равен внутреннему диаметру наконечника трубки D. Следовательно, можно записать:

mg = l  или mg =  D .

Массу одной капли m можно определить, измерив массу большого числа капель. Для этого надо накапать N капель, определить их общую массу М и разделить её на число капель. Можно также перелить воду в мерный цилиндр и, зная её объем и плотность, определить массу одной капли.

Для измерения внутреннего диаметра наконечника трубки обычно применяют измерительный клин и штангенциркуль. Вдвинув клин в наконечник до упора, отмечают границу соприкосновения клина и трубки. Размер клина на уровне этой границы можно принять за внутренний диаметр наконечника и измерить его при помощи штангенциркуля.

Проведение измерений методом отрыва капли

1. Сдавить зажимом пластиковую трубку, имеющуюся снизу сосуда, и заполнить сосуд водой.

2. Поставив стакан под наконечник трубки, отрегулировать положение зажима так, чтобы капли образовывались не очень часто и их было удобно считать.

3. Заменить стакан мерным цилиндром и отсчитать 300–500 капель.

4. Рассчитать поверхностное натяжение по формуле

,

где g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения; V – объём N капель;  = 1000 кг/м³ – плотность воды; D = (2,7 0,1) мм – внутренний диаметр наконечника трубки.

5. Вычислить погрешность измерения и записать результат в виде:

 = _ср  .

Метод отрыва проволочной петли

В данной работе используется динамометр ДПН проекционный (в дальнейшем – динамометр), который измеряет силу от 0 до 10 мН с погрешностью 0,5 мН. Динамометр состоит из корпуса, внутри которого находится измерительная пружина, имеющая прямой конец с открытым зацепом. Открытый зацеп предназначен для соединения проволочной петли с измерительной пружиной динамометра. К корпусу динамометра прикреплена прозрачная шкала, проградуированная в миллиньютонах. В футляре динамометра расположены 5 проволочных петель размерами от 30 до 70 мм.

С ущность метода измерения иллюстрирует рис. 8. Жидкость смачивает погруженную в нее проволочную петлю. Если теперь медленно вытягивать петлю из жидкости, то необходимо для этого прикладывать всё возрастающую силу. Максимальная сила будет в момент разрыва пленки жидкости, когда две смачивающие петлю поверхности жидкости параллельны и вертикальны. Для этого случая можно записать:

, (24)

где F_упр – сила, измеренная динамометром в момент разрыва пленки жидкости; l – длина проволочной петли (длина петли в миллиметрах указана на футляре динамометра).