Контрольні питання

1.Перший закон термодинаміки.

2 Перший закон термодинаміки для ізохоричного процесу.

3 Перший закон термодинаміки для ізобаричного процесу.

4.Рівняння Майера.

5.Як визначається молярна теплоємність ідеального газу при сталому об’ємі?

6.Як теоретично визначається відношення для ідеального газу?

7.Рівняння Пуассона.

8.Рівняння Бойля – Маріотта.

9.Розмірність молярної теплоємності.

10.Робоча формула для визначення .

№ 16. ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИНИ МЕТОДОМ ВІДРИВУ КАПЕЛЬ

МЕТА РОБОТИ:	Обчислити коефіцієнт поверхневого натягу води.
ОБЛАДНАННЯ:	1.Крапельниця (бюретка з краном). 2. Вимірювальний мікроскоп. 3. Освітлювач. 4. Посудина з водою.

Теоретичні відомості

В рідинах молекули інтенсивно взаємодіють між собою. На рис.1 зображено залежність сил притягання і відштовхування від віддалі між молекулами. Рівнодійна цих сил дорівнює 0 при , де – приблизна віддаль, на якій молекули перебувають в рівновазі . На віддалі меншій за , переважає сила відштовхування, на віддалі, більшій за , - сила притягання. Рідини, так як і тверді тіла мають велику об’ємну пружність, але не мають власної форми. Форма об’єму, який займає рідина, залежить від того, з яким середовищем вона межує (граничить) і від дії зовнішніх сил. Якщо маса рідини велика, то сила тяжіння приводить, до того що рідина приймає форму посудини а вільна поверхня встановлюється горизонтально. Якщо маса рідини мала, тоді переважають сили, які діють на границі розділу рідини і середовища, тобто поверхневі сили.

Розглянемо молекулу всередині рідини. Рівнодійна всіх сил, що діють на неї з сторони сусідніх молекул, дорівнює 0 . Рівнодійна всіх сил, що діють на молекулу поверхневого шару рідини, не дорівнює нулю і направлена всередину рідини, бо взаємодія молекули з молекулами пари і газу є незначна. (Рис. 2).

Отже, всі молекули поверхневого шару, товщина якого рівна радіусу молекулярної взаємодії , будуть втягуватись всередину рідини. Молекули поверхневого шару мають надлишок потенціальної енергії в порівнянні з молекулами, що знаходяться всередині рідини. Стійка рівновага рідини зв’язана з мінімумом потенціальної (вільної енергії), а це значить, що рідина намагається набути такої форми, щоб поверхня її була мінімальною. В стані невагомості навіть велика маса рідини приймає форму кулі. Для збільшення площі поверхні рідини на , тобто, збільшенням її вільної поверхневої енергії на треба, щоб зовнішні сили виконали роботу над рідиною:

, (1)

де - коефіцієнт поверхневого натягу.

Розглянемо мильну плівку на дротяному каркасі з рухомим ребром .

П

ри пересуванні ребра на збільшується поверхня плівки на , бо мильна плівка має поверхневі шари з обох сторін. При цьому, зовнішня сила виконує роботу:

.

Зовнішня сила , по абсолютній величині, дорівнює силі поверхневого натягу , яка діє на всю границю поверхні , тобто . Отже робота по переміщенню ребра :

. (2)

Враховуючи (1), одержимо:

; або .

Звідки сила поверхневого натягу:

. (3)

С

ила поверхневого натягу направлена по дотичній до поверхні плівки і перпендикулярно до її границі. Коефіцієнт поверхневого натягу чисельно дорівнює силі поверхневого натягу, що діє на одиницю довжини поверхні плівки. Коефіцієнт поверхневого натягу залежить від роду рідини і від температури. Якщо температура рідини зростає, то збільшується віддаль між молекулами, тому зменшується рівнодійна сил, що діють на молекулу поверхневого шару і зменшується. коли температура досягає критичної, то зникає поверхневий шар і .

На каплю, що витікає з бюретки діє сила поверхневого натягу і вага . В момент відриву каплі . Вага краплі:

. (4)

Враховуючи рівняння (3) і (4) одержимо . Оскільки межа границі поверхні рідини , то . Звідси:

, (5)

де: – густина води,

– об’єм краплі,

– радіус шийки краплі в момент відриву (рис. 4).