Контрольные вопросы по теме лабораторной работы

1. Как объясняется существование поверхностного натяжения жидкости?

2. Что такое сила поверхностного натяжения и как она направлена?

3. Дайте определение коэффициента поверхностного натяжения и укажите его единицы в СИ.

4. Как зависит КПН от температуры?

5. Для чего измеряют поверхностное натяжение жидкости в медицине?

6. Каковы особенности молекулярного строения жидкости?

7. Какие вы знаете методы определения КПН?

8. Какие жидкости назывался смачивающими и несмачивающими?

9. Что такое мениск?

10. Что такое краевой угол?

11. От чего зависит дополнительное давление под сферической поверхностью жидкости в капилляре?

12. Что такое газовая эмболия?

13. Для каких целей могут использоваться торсионные весы?

14. Что такое капиллярные явления и каково их значение (примеры)?

15. Как влияют поверхностно-активные вещества на КПН?

Методические указания для выполнения лабораторной работы

ОПИСАНИЕ МЕТОДА ОТРЫВА ПЛАСТИНКИ

Сущность метода состоит в том, что измеряются силы, которые необходимо приложить, чтобы оторвать тонкую металлическую пластинку треугольной формы (пластинку Вильгельми) от поверхности жидкости.

Экспериментальная установка представляет собой торсионные весы, у которых на коромысле подвешена тонкая металлическая пластинка. Под пластинку (на штативе со столиком вертикального перемещения) помещается сосуд с испытуемой жидкостью. Величину силы отрыва пластинки от поверхности жидкости можно определить непосредственно при помощи торсионных весов.

Рис. 5.

Основным элементом торсионных весов является спиральная пружина П (рис. 5), которая закручивается под действием взвешиваемого предмета. На ось вращения 0-0 насажена муфта с маленьким коромыслом весов К, к которому подвешена чашечка для грузов и указатель равновесия УР. К муфте прикреплен один конец спиралькой пружины П. Муфта с коромыслом имеет возможность свободно вращаться вокруг оси 0-0. На той же оси жестко укреплен указатель веса У, к которому прикреплен конец спиральной пружины П. В отсутствии нагрузки указатель веса У должен быть установлен на нулевое деление шкалы весов, а указатель равновесия УР должен быть совмещен с вертикальной чертой, отмечающей равновесие, которая расположена в нижней части весов (рис. 6).

При действии груза равновесие нарушается. Чашка весов опускается и, поворачивая при этом муфту, закручивает пружину П. Для восстановления равновесия весов нужно повернуть указатель веса У в сторону, противоположную повороту коромысла под действием груза. Величина требуемого поворота указателя У равна углу закручивания спиральной пружины и пропорциональна закручивающему усилию, то есть пропорциональна весу тела. Перемещение указателя У отсчитывают по шкале Ш, градуированной в миллиграммах. Внешний вид торсионных весов изображен на рисунке 6, на котором изображена пластинка, подвешенная с целью определения коэффициента поверхностного натяжения. Вес пластинки подобран так, что он равен весу снятой чашки весов. Здесь У указатель веса устанавливается на различные участки шкалы при помощи рычага Р, К - конец коромысла с крючком для подвешивания чашки или пластинки Вильгельми, Ш- шкала весов, А - арретир, закрепляющий коромысло весов, Т- тарировочная головка, позволяющая установить равновесие весов без нагрузки при положении указателя веса У на нулевом делении шкалы.

Если подвести сосуд под пластинку так, чтобы она нижним основанием касалась поверхности жидкости, то пластинка как бы прилипнет. Для отрыва пластинки от поверхности надо приложить силу Р₁. Отрыв происходит по периметру пластинки, длина которого равна:

l=2(l₁+l₂), (9)

где l₁ - длина основания пластинки, l₂ – толщина пластинки.

Тогда формула для расчета поверхностного натяжения принимает вид:

(10)

В момент отрыва пластинки сила поверхностного натяжения и вес пластинки уравновешиваются силой натяжения пружины весов.