2.1 Определение поверхностного натяжения методом поднятия жидкости в капиллярах.

В данной работе предлагается измерить поверхностное натяжение воды при помощи стеклянных капилляров.

Известно, что вода хорошо смачивает стекло. Считая смачивание полным, можно воспользоваться соотношением тогда, .

Можно проводить исследования с одним капилляром, но результат будет точнее, если измерения провести с несколькими капиллярами. Если имеем 2 капилляра с радиусом и , то высота поднятия жидкости в первом капилляре ; во втором – .

Тогда разность уровней жидкости, возникающая между капиллярами, опущенными в воду, равна:

.

Следовательно, поверхностное натяжение воды:

.

Заменяя на , получим

(1)

где – разность отчетов между нижними краями менисков (рис. 10)

Рис. 10

Измерение разности уровней в капиллярах производят с помощью микроскопа по его окулярной шкале. Значение плотности жидкости берут из таблицы 1.

Таблица1

Зависимость плотности воды от температуры

Температура t [°C]	Плотность ρ [кг/м³]
0	999,941
4	999,973
10	999,701
15	999,099
20	998,205
30	995,651
40	992,220
50	988,040
60	983,200
70	977,760
80	971,790
90	965,300
100	958,350

2.2 Описание установки

Общий вид установки дан на рис. 11, где

1. капилляры,

2. винт вертикального перемещения кюветы с жидкостью,

3. винт вертикального перемещения держателя капилляров,

4. объектив измерительного микроскопа,

5. винт перемещения объектива измерительного микроскопа для наводки на резкость,

6. окуляр измерительного микроскопа,

7. переключатель увеличения микроскопа,

8. винт для крепления корпуса микроскопа.

Рис. 11

2.3 Порядок выполнения работы Внимание!

Микроскоп – это прецизионный прибор. Обращаться с ним надо осторожно и бережно. В данной работе он уже подготовлен и установлен на необходимый режим измерений и никаких дополнительных регулировок не требуется. При измерениях пользоваться только ручками, указанными в описании, при этом не следует прилагать больших усилий. Остальные переключатели и винты не трогать! Винт 7 должен быть все время установлен в положение 1.

В данной работе требуется измерить поверхностное натяжение дистиллированной воды:

1. Наблюдая в окуляр 6 (правый) измерительного микроскопа, добиться винтом 5 резкого изображения капилляров.

2. Винтами 2 и 3 добиться удобного для наблюдения положения менисков капиллярных столбиков жидкости в поле зрения микроскопа.

3. Установить резкое изображение шкалы в правом окуляре 6, слегка вращая окуляр за рифленое кольцо.

4. Поправить при необходимости резкость изображения столбиков жидкости в капиллярах винтом 5.

5. Произвести измерения высот h₁ и h₂ поднятия жидкости в капиллярах (рис. 10). Измерения повторить несколько раз, при этом можно изменять глубину погружения капилляров в жидкость. Результаты измерения занесите в таблицу 2.

Таблица 2

№
1
2
3
4
5
Ср.

6. По окончании измерений винтами 2 и 3 максимально погрузить капилляры в жидкость с тем, чтобы не загрязнялась на воздухе рабочая область капилляров.

7. Вычислить по формуле (1) поверхностное натяжение для каждого измерения и найти среднее значение. Радиусы капилляров , .

8. Цена деления шкалы окулярного микрометра при установке увеличения микроскопа на I по барабану 7 равна 0,1 мм.

9. Определить абсолютную и относительную погрешность поверхностного натяжения σ.

10. Сравнить полученный результат с табличным значением. Указать абсолютное и относительное отличие полученного результата от табличного.