- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
- •ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ВОДЫ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание установки
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
- •Принцип действия вискозиметра и его устройство
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ КВАЗИЛИНЕЙНЫМ МЕТОДОМ
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Конструкция лабораторной дилатометрической установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литература
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИРАЩЕНИЯ ЭНТРОПИИ ПРИ ПЛАВЛЕНИИ ОЛОВА
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литература
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы*
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
- •Экспериментальная установка для исследования эффекта Холла в полупроводниках
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ МАГНЕТИКОВ
- •Краткие теоретические сведении
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список лшературы
- •ИЗУЧЕНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЗАМКНУТОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
- •Краткие теоретические-сведения
- •Описание установки
- •ИЗУЧЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЗАМКНУТОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ С ПОМОЩЬЮ МИКРОИНТЕРФЕРОМЕТРА ЛИННИКА
- •Принцип действия и описание прибора
- •Описание прибора
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
- •ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание установки и метода измерений
- •СОДЕРЖАНИЕ
Министерство образования Российской Федерации
Пермский государственный технический университет
ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА И КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМ
Часть I
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве лабораторного практикума
Пермь 2003
Авторы: К.И. Лапкина, |
К.Н. Лоскутов, Г.Н. Вотинов, С.Н. Морев, |
Н.А. Вдовин, В.А. Гордеев, В.К. |
Покровский, Ю.И. Розенберг, Ю.К. Щицина. |
УДК 53(07):378 Ф51
Рецензент канд. физ.-мат. наук, проф. Р.Н. Рудаков
Физика твердого тела и конденсированных систем:
Ф51 Лабораторный практикум / К.И. Лапкина, К.Н. Лоскутов, Г.Н. Вотинов и др. Под общ. ред. канд. техн. наук, доц. К.И. Лапкиной. Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2002. - 85 с.
УДК 53(07):378
Практикум включает в себя 12 лабораторных работ. В начале каждой работы даны краткие теоретические сведения, а в конце - вопросы для самоконтроля. Указан порядок выполнения работ.
Предназначен для студентов дневной и заочной форм обучения.
О Пермский государственный технический университет, 2003
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ВОДЫ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Цель работы: ознакомиться с одним из методов определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости.
Приборы и принадлежности: катетометр КМ-8, капиллярная трубка, термометр, штатив, электроплитка.
Краткие теоретические сведения
У молекул жидкости ближний порядок, как у кристаллов, и дальний беспорядок, как у газов. В жидкостях среднее расстояние между молекулами больше, чем у кристаллов, и поэтому молекулы жидкости могут переходить из одних положений равновесия в другие. Молекулы жидкости удерживаются в положении равновесия упругими силами. Эти упругие силы обусловлены действием соседних молекул, расположенных на близком расстоянии. Если по отношению к какой-то молекуле М (рис. 1), находящейся внутри жидкости, соседние молекулы расположены симметрично, то равнодействующая всех сил, приложенных к молекуле М, равна нулю.
Молекулы жидкости, расположенные на поверхности, находятся в особом, состоянии, например молекула Mt. Действие на эти молекулы со стороны молекул жидкости больше, чем со стороны молекул пара или воздуха, и поэтому равнодействующая всех действующих на молекулу Mj молекулярных сил направлена внутрь жидкости нормально к ее поверхности. Отсюда следует, что на все молекулы, расположенные в тонком поверхностном слое, действуют силы, стремящиеся втянуть их внутрь жидкости.
Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком энергии по сравнению с молекулами, находящимися внутри жидкости. Эта избыточная энергия называется свободной поверхностном энергией или просто поверхностной энергией. Жидкость стремится сократить свою поверхность до наименьших размеров, чтобы уменьшить эту энергию. Это стремление жидкости сократить свою свободную поверхность называется поверхностным натяжением.
Силы поверхностного натяжения F направлены по касательной к поверхности жидкости и действуют нормально к любой линии, проведенной на этой поверхности.
Для количественной характеристики силы поверхностного натяжения жидкости вводят коэффициент поверхностного натяжения а, который численно равен силе У7, действующей на единицу длины произвольной линии (, мысленно проведенной на поверхности жидкости:
F
G = j . |
( 1 ) |
В этом случае коэффициент поверхностного натяжения измеряется в ньютонах на метр (Н/м).
Можно показать, что коэффициент поверхностного натяжения численно равен свободной поверхностной энергии W, рассчитанной на квадратный метр поверхности жидкости S:
W
а = — .
S
В этом случае коэффициент поверхностного натяжения измеряется в джоулях на квадратный метр (Дж/м").
Коэффициент поверхностного натяжения различен для разных жидкостей. Он зависит от рода жидкости, температуры (уменьшается с повышением температуры) и от степени чистоты поверхности (изменяется от малейшего загрязнения).
Растворение в жидкости различных веществ (поверхностно-активных)
R sr |
изменяет коэффициент |
поверхно |
|
|
стного натяжения. Эти |
вещества |
|
|
адсорбируются |
на поверхности |
|
|
раздела и уменьшают свободную |
||
|
поверхностную |
энергию. Такими |
|
|
веществами являются |
жирные |
|
|
кислоты, их соли, спирты, эфиры |
||
|
и др. |
|
|
Рис. 2. Поднятие (опускание) жидкости в капиллярах
В узких стеклянных трубках, капиллярах, опущенных в жид кость, хорошо заметно поднятие или опускание жидкости. Поверх ностная пленка жидкости в трубке под действием молекулярных сил жидкости и стекла принимает вогнутую форму (вогнутый ме ниск). На такой искривлённой поверхности силы поверхностного натяжения вызывают добавочное давление Др, обусловленное