Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва кольца.

№ п/п	X0	X1	DX1	X0	X2	DX2	Д1	Д2	a	<a>
1
2
3
4
5
							<Д1>	<Д2>

Таблица 2.2

Расчет ошибок

№ п/п

Контрольные вопросы.

1. Каково природа сил поверхностного натяжения?

2. Сравните потенциальную энергию молекул жидкости в поверхностном слое и внутри жидкости.

3. Как объяснить с энергетической точки зрения стремление поверхности жидкости к сокращению? Дайте определение коэффициента поверхностного натяжения. В каких единицах он измеряется?

4. Как коэффициент поверхностного натяжения зависит от температуры? Когда величина поверхностного натяжения становится равной нулю?

5. Как изменится коэффициент поверхностного натяжения, если к воде добавить соль, сахар, мыло? Каковы причины изменения коэффициента поверхностного натяжения при добавлении примесей?

6. Когда возникает и чему равно добавочное давление? Чему равно полное давление при плоской, вогнутой, выпуклой поверхности?

7. В чём сущность метода отрыва кольца для определения коэффициента поверхностного натяжения. Выведите рабочую формулу.

Литература: ( 1 парагр. 61,62 с. 191-198)

Лабораторная работа 3 ( 4 часа).

Определение коэффициента поверхностного натяжения методом Ребиндера.

Цель работы: определить коэффициент поверхностного натяжения методом Ребиндера.

Приборы: прибор Ребиндера, сосуд с водой, пробирки с исследуемой и эталонной жидкостями.

Описание установки.

В методе Ребиндера для определения поверхностного натяжения измеряется максимальное давление в пузырьках воздуха.

Установка для измерения коэффициента поверхностного натяжения

(рис.3.2) состоит из U – образной трубки 1, широкое колено которой соединено с водным манометром 5 и через капилляр 3 с сосудом 4, в который налита исследуемая жидкость. Капилляр слегка касается поверхности этой жидкости.

Рис.3.2

Если в узкое колено U– образной трубки налить воду и с помощью крана 2 дать ей возможность переходить в широкое колено, то воздух, находящийся в этом колене, будет сжиматься, его давление возрастет до Р и станет больше атмосферного P₀. Повышенное давление в капилляре вытолкнет из него в сосуд 4 пузырек воздуха (рис.3.2). В жидкости на этот пузырек кроме атмосферного давления P_g, действует добавочное давление P_g, обусловленное силами поверхностного натяжения жидкости.

Сумма давлений P₀+P_g уравновешивается давлением P, то есть

Р₀+Р_g=Р (1)

Рис.3.2

Учитывая, что

_g= , (2)

и подставляя равенство (2) в (1) получим

. (3)

Так как вода продолжает поступать в широкое колено U – образной трубки, давление P, а также P-P₀ возрастает. Как следует из равенства (2), радиус пузырька будет уменьшаться. Когда радиус пузырька станет наименьшим (равным радиусу капилляра), разность давлений P – P₀ будет максимальной, согласно равенству (3). Тогда из формулы (3) получим

(4)

где a– коэффициент поверхностного натяжения;

r – радиус пузырька, равный радиусу капилляра;

(P - P₀)_max = h – максимальная разность уровней жидкости в обоих коленах манометра, мм водяного столба.

Если сосуд 4 (рис.3.1) заменить сосудом с эталонной жидкостью, коэффициент поверхностного натяжения которой a_э, и определить указанным выше способом по манометру максимальную разность давлений, то, согласно формуле (4),

, (5)

Разделив (4) на (5), получим рабочую формулу:

где

Задание. Определение коэффициента поверхностного натяжения исследуемой жидкости по известному коэффициенту поверхностного натяжения эталонной жидкости.

1. Налить в узкое колено U – образной трубки воду, предварительно закрыв кран 2, чтобы вода не попала в ее широкую часть.

2. Установить капилляр 3 так, чтобы он касался поверхности эталонной жидкости.

3. Отрегулировать краном 2 поступление воды в широкое колено так, чтобы изменение давления происходило медленно и позволяло проводить отчеты по манометру.

4. Определить максимальную разность уровней в обоих коленах манометра, отсчет производить по нижнему краю мениска, когда частота образования пузырьков станет постоянной.

5. Вынуть капилляр из сосуда 4 и выпустить воду из U – образной трубки.

6. Задания, описанные в пунктах 2.1-2.5, повторить не менее четырех раз. Результаты занести табл. 3.1

7. Установить капилляр 3 так, чтобы он касался поверхности исследуемой жидкости.

8. Рассчитать коэффициент поверхностного натяжения для каждого измерения по формуле:

9. Рассчитать абсолютную погрешность по правилам оценки случайной погрешности прямых измерений. Окончательный результат записать в виде

Таблица 3.1