Metod_Fizika
.pdf15. Які правила техніки безпеки треба виконувати при роботі з апаратом УВЧ – терапії.
У. Література
1.Ремізов А.М. / Медична та біологічна фізика. – М. – 1981 г. с. 193 – 236.
2.Лівенцев Н.М. / Курс фізики. – М. – 1978 г. Т.1 с. 57 – 60, Т.2 с. 152
3.Агапов Б.Г. Максютін Г.В. Островерхов П.У. / Лабораторний практикум з фізики. – М –
1982 |
г. |
с. |
303 |
– |
307 |
12
13
Лабораторна робота.
Тема: Вивчення коефіцієнта в’язкості рідини.
Мета роботи : Оволодіти методами визначення коефіцієнта в‟язкості рідині (методами в‟язкозіметра і Стокса). Вивчити залежність коефіцієнта в‟язкості від концентрації .
Обґрунтування необхідності вивчення теми .
Розуміння фізики в‟язкості рідини відіграє важливу роль при пояснені цілого ряду процесів , що протікають у кровоносних судинах .
Кров – органічна система , яка відображає найменші зміни, ледь помітні здвиги , що відбуваються в організмі під час відхилення від норми , тобто є чуттєвим індикатором стану організму .
В‟язкість крові людини в нормі 4*10-3 - 5*10-3 (Па*с ) , при патології коливається від 1,7*10-3 - 22,9*10-3 ( Па*с ) . Венозна кров має дещо більшу в‟язкість , ніж артеріальна . У процесі фізичних навантажень в‟язкість крові зростає.
В‟язкість цитоплазми зумовлена структурою біополі мерів, що входять до її складу, а величина її коливається в межах від 2*10-3 до 50*10-3 (Па*с) і залежить від періодів клітинного циклу, зокрема в‟язкість у різних частинах клітки є різною.
Швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ) – важливий діагностичний показник, також пов‟язаний з в‟язкістю крові; швидкість осідання можна визначити за методом СтоксаПанченкова.
ШОЕ вказує на наявність запальних процесів в організмі людини. У нормі ШОЕ у жінок 7- 12 мм/год, у чоловіків 3-9 мм/год.
Метод Стокса використовують у гігієні, за його допомогою визначають швидкість осідання пороху, диму та інших відходів виробництва.
Теоретичні відомості.
Основною реологічною характеристикою рідини, газів є в‟язкість або внутрішнє тертя. В‟язкість характеризується силами тертя між шарами газу або рідини, що переміщуються
паралельно один до одного з різними за модулем швидкостями. З боку шару, що рухається швидше, на шар, що рухається повільніше, діє прискорююча сила. Навпаки, на шар, що рухається повільно, гальмує шари, які рухаються швидше. Сили тертя, що виникають при цьому, спрямовані по дотичній до поверхні дотику шарів. Це явище можна спостерігати в досліді, під час якого шар рідини знаходиться між двома плоско паралельними пластинами.
Рідина дотикається до обох пластин: товщина її шару ∆х. Нижня пластина закріплена. Рідина в‟язка і прилипає до обох пластин, тому шар рідини, який безпосередньо межує з пластиною, не рухається щодо неї. Прикладемо до верхньої пластини горизонтальну силу F, під
14
дією якої пластина буде рухатися зі швидкістю V. Внаслідок “прилипання” найвищий шар також рухається зі швидкістю V. Він впливає на сусідній шар, зумовлюючи і його рух, але з дещо меншою швидкістю. Кожен шар передає рух з меншою швидкістю шару, що лежить під ним, і так аж до нерухомого нижнього шару.
Вивчаючи внутрішнє тертя, Ньютон встановив, що сила тертя між шарами рідини, які рухаються з різними швидкостями, залежить від площі дотику шарів і зміни швидкості при переході від одного шару до іншого (градієнт швидкості). Градієнт швидкості визначається відношенням зміни швидкості двох шарів до найкоротшої відстані між ними.
dV м с1
dx с*м
Сила внутрішнього тертя визначається:
dV
Fтр.= η dx *S,
Де η – коефіцієнт пропорційності, який залежить від роду рідини, її температури, тиску і називається динамічною в‟язкістю.
В‟язкість є функцією температури. В‟язкість зменшується при збільшенні температури, а при збільшенні тиску – зростає.
Користуючись формулою Ньютона, можна сформулювати фізичний зміст коефіцієнта в‟язкості. Коефіцієнт в‟язкості показує, яка потрібна сила, щоб перемогти силу внутрішнього тертя, яка виникає між двома шарами ламінарно рухомої рідини при градієнті швидкості і площі стискаючих поверхонь рівними одиниці.
Н
η = с 1 м2 = Па*с
Відношення коефіцієнта динамічної в‟язкості до густини рідини або газу називається кінематичною в‟язкістю υ:
|
η |
3 |
|
|
|
Па*с*м |
|
||
ν = |
ρ |
; [ν] = |
|
; |
кг |
||||
Величина, обернена до η наз. коефіцієнтом плинності. Для більшості рідини коефіцієнт в‟язкості не залежить від градієнта швидкості. Такі рідини описують формулою Ньютона і називають ньютонівськими. До них відноситься вода, водні розчини, деякі низькомолекулярні органічні рідини етиловий спирт, ацетон. Коефіцієнт інших рідин залежить від тиску і градієнта швидкості. Такі рідини називають неньютоновськими. До них відносять високомолекулярні органічні сполуки, суспензії, емульсії.
Існує декілька методів визначення коефіцієнта в‟язкості рідини.
І. Визначення коефіцієнта в’язкості рідини методом медичного віскозиметра.
Прилади та матеріали: віскозиметр ВК-4 Гееса, сосуди з дистильованою водою, розчинами відомих та невідомою концентрацій, вата та фільтрований папір.
Цей метод ґрунтується на тому, що дві рідини з різними коефіцієнтами в‟язкості з однаковим поперечним перерізом капілярів при однаковій температурі, при однаковій різниці тиску на вільні поверхи рідини у капілярах тягнуть з різною швидкістю: більш в‟язка рідина тягне повільніше, ніж менш в‟язка. Це ґрунтується на законі Пуазитля: об‟єм рідини, що протікає за одиницю часу по горизонтальній трубці пропорціональний градієнту тиску:
|
P P |
P |
|
|
|
||||
1 |
2 |
l ; четвертому степеню радіуса трубки (R4) і обернено пропорційний коефіцієнту |
|||||||
|
l |
|
|
||||||
в‟язкості рідини. |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q=V= |
π* P*R |
|
|
|
|
|
|
|
|
8* l*η |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
P |
|
Для трубок з однаковими перерізами (R1=R2) та рівними градієнтами тиску |
1 |
2 |
||||||
|
l |
|
l |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
об‟єми протікаючих рідин відносяться обернено пропорціонально їх коефіцієнтами в‟язкості:
15
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π P R |
|
|
|
|
|
||
Q |
|
|
8* l |
*η |
|
η |
|
|
|||
1 |
|
|
|
1 |
|
2 |
|
; |
(1) |
||
Q |
|
|
4 |
η |
|||||||
|
|
π P R |
|
|
|
||||||
2 |
|
|
8* l |
*η |
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
Але об‟єм рідини, що проходить по трубці за одиницю часу числено дорівнює її швидкості: Q=V (2). Тоді одержуємо:
V1 |
|
η2 |
; |
(3) |
V |
η |
|||
2 |
|
1 |
|
|
Порівняємо відстані, пройдені за однаковий час досліджувальною рідиною і дистильованою водою.
Для цього виразимо чому дорівнює об‟єм рідини, що протікає за 1с.
|
|
|
|
|
|
Q= π*R2*l; |
|
|
|
|
(4) |
||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
||
|
Q π*R*l |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
Тоді |
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
(5) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Q |
|
2 |
|
|
|
l |
|
|
|
|
|||||
|
π*R*l |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Порівняємо формули (1) і (5), одержимо |
l1 |
|
η2 |
; |
(6) |
||||||||||
l |
|
η |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
Тобто, при однакових градієнтах тиску, перерізах труб, температури, відстані що проходять рідини обернено пропорціональні їх коефіцієнтам в‟язкості. З співвідношення (6) одержуємо робочу формулу:
η η |
l1 |
; |
|
||
2 1 l |
||
2 |
|
|
де η1,l1 – коефіцієнти в‟язкості та відстань по капіляру для дистильованої води. коефіцієнти в‟язкості та відстань по капіляру для дослідної рідини.
Для визначення коефіцієнту в‟язкості крові у медичній практиці користуються медичним віскозиметром. Медичний віскозиметр скалдається з двох цілком однакових проградуйованих піпеток, які прикріплені до дерев‟яної підставки. Піпетка про градуйована від 0 до 10. Кожний проміжок між двома поділками поділений ще на десять поділок. Кожна піпетка складається з трьох капілярів, які спаяні в одне ціле. До правої піпетки приладнаний складний краник з притертою пробкою. В цю піпетку набирають дистильовану воду і перекривають краник, це дає можливість набирати кров чи другу досліджувальну рідину в другу піпетку без впливу на положення дистильованої води в першій піпетки.
Одні кінці піпеток вільні, і використовуються для набирання в піпетки дистильованої води і досліджувальної рідини. Другі кінці піпеток з‟єднані через скляний трійник гумовими трубками для створення рівного в кожнім піпетки тиску.
Третя трубка, що відходить від трійника, довга. На кінці її скляний мундштук. За допомогою цього мундштука ротом відсмоктує повітря з обох піпеток. Це утворює різницю тисків повітря між різними кінцями піпеток. Щоб зміна тисків відбувалась поступово в гумової трубці, що натягнена на кінці піпеток, встановлені короткі відрізки скляних трубок з вузьким каналом. При відсмоктуванні повітря набрані в піпетку рідини починають рухатися, але з різною швидкістю: та рідина, що має більшу в‟язкість, відстає від тієї, що має меншу в‟язкість. І тому проходить меншу відстань за той же час.
Порядок виконування роботи.
I.Підготовити прилад до роботи.
Для цього капіляри піпетки ретельно промити аміаком, спиртом, просушити, продуваючи скрізь усю систему повітря.
II.Перевірка правильності роботи приладу.
Для цього в обидві піпетки набрати дистильовану воду до відмітки “0”, а потім у горизонтальному положенні втягнути її до відмітки “5”. Допускається відхилення в той чи
16
інший бік не більше ніж на дві малі поділки. Якщо відхилення в капілярах буде більш ніж на 2-і відмітки, то прилад погано промитий. Необхідно його знову мити спиртом та ефіром, а потім сушити продуваючи повітря.
III.Проведення досліду.
Відкривають один кран на правій піпетці. Вільний кінець її опускають у дистильовану воду. За допомогою мундштука натягують дистильовану воду до відмітки “0”. Обережно закрити кран правої піпетки.
Аналогічно набрати в лівий капіляр досліджувальний розчин до мітки “0”. Після того як досліджувальна рідина в лівій, а дистильована вода в правій піпетці установлені на відмітці “0”, починають обережно втягувати повітря через мундштук. Попередньо кран правої піпетки відкрутити.
Коли досліджувальна рідина досягає відмітки “1” в лівій піпетці раптово перестати втягувати повітря ( замітити до якої поділки дійшла вода). Знаючи відстані, пройдені в капілярах досліджувальним розчином і дистильованою водою та коефіцієнт в‟язкості дистильованої води ( беремо з таблиц, враховуючи температуру середовища) обчислимо коефіцієнт в‟язкості досліджуваного розчину за формулою:
η η |
l1 |
; |
|
||
2 1 |
l2 |
|
|
|
Дослід проводити тричі, результати знести у таблицю.
|
Відстань |
Відстань |
Коефіцієнт |
Коефіцієнт |
|
№ |
пройдена |
пройдена |
в‟язкості |
в‟язкості |
|
водою |
розчином |
води |
розчину |
||
|
|||||
|
l1, (м) |
l, (м) |
η1, (Па*с) |
η, (Па*с) |
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3
Сер.
Відносна
помилка
коефіцієнта в‟язкості ε
(%)
I.Визначення коефіцієнта в’язкості рідини методом Стокса.
Прилади та матеріали: скляний циліндр з досліджувальною рідиною, стальні кулі, секундамер.
Теоретичні відомості.
Методом Стокса коефіцієнт в‟язкості визначають, спостерігаючи падіння маленької кулі у досліджувальній рідині. При малих швидкостях на кулю діє сила тертя, пропорціональна коефіцієнту в‟язкості η, радіусу кулі R і швидкості руху V.
Fтр = 6*π*R*V*η
При падінні кулі у рідині сила тертя зростає до того часу як рух кулі стає рівномірним. Це відбувається тоді, коли вага P зрівноважується з силою тертя Fс та виштовхувальною силою Fв
|
|
|
|
|
|
4 |
4 |
|
|
||||
P = mg; m = ρV; V = |
|
π r3; P = |
|
π r3 ρк g; де ρк – щільність кулі; |
Fв = ρр V |
||||||||
3 |
3 |
||||||||||||
g; V = |
4 |
π R3; |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
3 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
π R3 ρр V g , ρр – щільність рідини, Fв – сила Архімеда. |
|
|||||||||||
Fв = |
|
|
|
||||||||||
3 |
|
||||||||||||
P = Fв+ Fс; |
|
|
|
|
|||||||||
4 |
πR3 |
4 |
πR3 ρр g + 6πRηV |
|
|||||||||
|
|
ρк g = |
|
|
|||||||||
|
3 |
3 |
|
||||||||||
17
2 g(ρ ρ)R2
Знаходимо η = * к р ; 9 V
V можна замінити відношенням відстані l, яку пройде куля між мітками, рухаючись
l
рівномірно, до часу t цього руху. V = t ;
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
g(ρ ρ)tR |
|||
|
|
к р |
|
||
Тоді η = |
|
* |
|
; |
|
|
|
||||
|
9 |
|
l |
|
|
Остання формула являється робочою формулою для обчислення коефіцієнта в‟язкості.
Порядок виконування роботи.
Циліндр діаметр якого значно більше діаметру кульки ( щоб не сказувався вплив стінок на швидкість руху кульки) налита в‟язка рідина, щільність якої відома.
У рідині знаходиться кулька. Визначити відстань руху кульки у рідині. Верхню мітку треба брати на 6-10 см нижче від краю, тоді рух кульки буде рівномірним.
Визначити час руху кульки між відзнаками. Дослід повторити тричі. По співвідношенню η
|
|
|
|
|
|
2 |
м |
||
|
2 |
g(ρ ρ)tR |
|||||||
|
|
к |
р |
|
|
|
|
||
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
, де g – прискорення вільного падіння 9,8 |
с 2 ; |
|||
|
|
|
|
||||||
9 |
|
l |
|
|
|||||
ρк – щільність кулі;
кг
ρр – щільність рідини (косторове масло 960 м3 );
t – час руху кульки;
l – шлях, який проходить кулька між двома відзначками; R – радіус кульки.
Результати відмірювань та обчислень занести в таблицю.
|
|
|
Щільність |
Щільність |
||||
№ |
Радіус кульки |
Час руху |
кульки ρк |
рідини ρр |
||||
R (м) |
кульки t(с) |
|
кг |
|
|
кг |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
м3 |
|
м3 |
||
1
2
3
4
5
Сер.
В‟язкість Відносна η(Па*с) помилка ε
%
Завдання для учбово-дослідної роботи.
1.Знайти межі застосування метода Стокса для визначення коефіцієнта в‟язкості рідини.
2.Методи визначення коефіцієнта в‟язкості і залежність його від концентрації.
Завдання для самостійної роботи.
1.Внутрішнє тертя в реальних рідинах.
2.Коефіцієнт в‟язкості фізичний смисл, одні вимірювання.
3.Динаміка та кінематика, в‟язкість зв‟язок між ними.
4.Ньютонівські та не ньютонівські рідини.
5.В‟язкість крові, плазми, агроватки.
6.Ламінарна та турбулентна течі. Число Рейнольда.
7.Течі рідини по трубах з постійним перерізом.
8.Закон Пуазеля.
9.Будова та принцип дії медичного віскозиметру.
10.Визначення коефіцієнта в‟язкості методом Стокса. Вивести робочу формулу.
Література.
11.Темизов А.Н. Курс фізики, електроніки, кібернетики. М. «Высшая школа» 1982, с. 95-103.
12.Хитун В.Н, Схлоревин В.В. и др. Практикум по физике. М. «Высшая школа» 1972, с 62-67.
18
13.Саусова М.Э. и др. Руководство к лабораторным работам по физике. М. «Высшая школа», 1983 с 31-37.
Лабораторна робота.
Тема: “Вивчення залежності коефіцієнта поверхневого натягу рідини від концентрації.”
Мета роботи : Оволодіти методом визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини; Вивчити залежність коефіцієнта поверхневого натягу від концентрації.
Обґрунтування необхідності вивчення теми .
Сили поверхневого натягу рідин відіграють важливу роль у фізичних процесах природи. Коефіцієнт поверхневого натягу біологічних рідин є діагностичним фактором. При хворі Боткіна коефіцієнт поверхневого натягу сечі різко зменшується внаслідок виникнення в неї жовчних кислот. При діабеті та інших захворюваннях підвищується зміст ліпази у крові. О змісті її у крові можна судити по зміні поверхневого натягу розчину трибутілена при додатку в нього крові.
Закупорка кровоносної судини пухирцім повітря – (газова емболія) може мати дуже серйозні наслідки для організму, також може бути роз‟яснена на основі явищ поверхневого натягу.
Тому вивчення поверхневих явищ має для майбутніх лікарів велике значення.
Прилади і матеріали: бюретка, розчин відомої концентрації, розчини невідомої концентрації тієї речовини, фільтрувальний папір, стаканчики.
Теоретичні відомості.
На кожну молекулу рідини діють сили тяжіння з боку оточуючих молекул, розташованих від неї на відстані, що не перевищує 1,5*10-9 м, тобто таких, що знаходяться всередині сфери радіусом R=1,5*10-9 (мал.1) Ця середа називається сферою молярної дії. Оскільки радіус самих молекул складає приблизно 5*10-10 м, то R=3r.
Розглянемо молекулу розташовану у середені рідини (а і b) налитої у посудину (мал.2). З усіх боків її оточує в середньому однакове число молекул, тому результуюча сил тяжіння, діючих на молекулу, дорівнює 0. Інший стан з молекулою, що лежить на поверхні (b і г). Так як концентрація молекул в розташованому над рідиною газі мала порівнянно з концентрацієї молекул у рідині (вважаємо, що температура газу значно нижче температури кіпіння рідини), то результуюча сил діючих на цю
молекулу сил виявляється не рівною нулю і неправленою у середину рідини перпендикулярно її поверхні.
У такому же положенні будуть знаходтися всі молекули, що знаходяться у поверхневому шарі товщиною меншою радіуса сфери молекулярної дії. Таким чином, поверхній мономолекулярний шар рідини товщиною 1,5*10-9 м, буде чинити на всю рідину тиск, рівний сумі результуючих сил, діючих на всі молекули, що лежать в одному квадратному метрі цього шару.
Завдяки тому, що молекули рідини знаходяться близько одна від одної, рідина являється важко стискуваною: вступаючи у дію на дуже малих відстанях сили відштовхування між молекулами перешкоджають стискуванню рідини. Так як внутрішній тиск направлений перпендикулярно поверхні рідини, то об‟єм рідини, що не зазнав дії зовнішніх сил (мал.3 а) повинен приймати форму кулі (мал.3 б) бо лише у цьому випадку сили внутрішнього тиску
взаємно зрівноважуються.
Наружний стан поверхневого шару рідини називається поверхневим натягом, який обумовлений силами взаємодії між
19
молекулами цього шару. Відділимо умовно у поверхневому шарі рідини круглий контур довжиною l (мал.4)
Молекули рідини, складаючі контур, будуть притягатися молекулами, розташованими всередині контуру; сили притягання будуть дотичні до поверхні рідини і перпендикулярні контуру. Сума сил притягання, діючих на контур, що обмежує поверхню рідини, називається силою поверхневого натягу F. Ця сила пропорціональна числу молекул; прилягаючих до контуру; яка в свою чергу пропорціональна довжині контуру. Отже F = l (1), - коефіцієнт пропорціональності, який називається коефіцієнтом поверхневого натягу.
Очевидно, що з такою же силою поверхневого натягу будуть діяти на наш контур і
молекули, розташовані зовні його. Тому контур знаходиться у рівновазі. З формули (1) = F l
(2), тобто коефіцієнт поверхневого натягу, діючі на одиницю довжини контуру, обмежуючого поверхню рідини. мн в системі СІ; в дин/см в системі СП.
Поверхневий натяг залежить від температури. Поблизу від критичної температури його значення лінійно убиває з зростанням температури. На поверхневий натяг великий вплив можуть чинити домішки, що в неї знаходяться. Наприклад, мило розчинено у воді зменшує її
н
коефіцієнт поверхневого натягу з 0,075 до 0,045 м ; Речовина, послаблююча поверхневий натяг
рідини, називається поверхнево-активною речовиною. У відношенні до води поверхневоактивними виявляються нафта, спирт, ефір, мило та багато інших рідких та твердих речовин.
З точки зору молекулярної теорії, вплив поверхнево-активних речовин пояснюється таким чином: сили притягання між молекулами рідини більші сили притягання сили між молекулами рідини і поверхнево-активними домішками. Тому розташовані у поверхневому шарі молекули рідини притягаються у середину рідини сильніше ніж молекули домішків. У результаті молекули рідини ідуть із поверхневого шару у середину рідини, а молекули поверхневоактивної речовини витискаються на поверхню.
Деякі речовини збільшують поверхневий натяг рідини у зв‟язку з тим, що їх молекули взаємодіють з молекулами рідини сильніше, ніж молекули рідини між собою. Очевидно, що молекули таких домішок будуть утягнуті у середину рідини і в поверхневому шарі залишуться переважно молекули рідини. У відношенні води прикладом такого роду домішок будуть цукор та сіль.
Поверхневий натяг біологічних рідин в деяких випадках може служити діагностичним показником. Так, наприклад, при захворюванні жовтухою поверхневий натяг сечі різко зменшується внаслідок появі у сечі жовчних кислот. При діабеті і деяких інших захворюваннях підвищується зміст ліпази у крові. Про кількість ліпази свідчить зміна поверхневого натягу розчину трибутилена при добавленні до нього крові.
Існує багато методів визначення коефіцієнта поверхневого натягу. Один з них – метод відриву краплини.
Якщо рідина повільно витикає з нижнього кінця вузької вертикальної трубки, то утворюються краплини. При виході з трубки розмір краплинки поступово зростає, але відривається тільки тоді, коли досягається цілком певного розміру. Це відбувається тому, щ коли краплинка не досить велика, сили поверхневого натягу достатньо для того, щоб протидіяти вазі краплини і запобігти відриванню. Краплина відривається тоді, коли її вага стає рівною силі поверхневого натягу, яка її утримує, тобто P=F (3).Сили поверхневого натягу в мить розриву будуть направлені по дотичній до поверхні і перпендикулярно до контуру, по якому відбувається відрив краплини.
|
20 |
|
Якщо R – радіус шийки краплини, то сила поверхневого натягу буде дорівнювати: |
F = |
|
2πR |
(4). Вага краплини P = mg = ρVg, де ρ – щільність рідини; V – об‟єм краплини |
|
|
2πR = ρVg (5) |
|
Vg (6)
2 R
Але виміряти радіус шийки краплини практично не можливо, тому використовують порівняльний метод. Якщо відомо поверхневий натяг стандартної рідини, наприклад води, то можна записати:
|
Vg |
|
0 0 |
(7) |
|
0 |
2 R |
|
|
|
|
де ρ0 – щільність стандартної рідини (води); V0 – об‟єм краплини стандартної рідини (води). Беремо однакові об‟єми стандартної рідини V0 і досліджуваної рідини V1;
V0 = V1 = V (8)
Якщо перелічити кількість краплин в цих об‟ємах, то можна розраховувати об‟єм однієї
V V
краплини V0 = n0 ; V1 = n (9)
де n0 – кількість краплин стандартної речовини у даному об‟ємі. n – кількість краплин дослідної речовини у даному об‟ємі.
Взяв відношення к 0 |
маємо: |
|
||||||
|
|
|
n |
|
n |
|
||
|
|
0 |
|
|
0 |
|
||
|
|
|
|
(10) |
=> 0 n |
(11). |
||
0 |
0n |
|||||||
|
|
0 |
|
|||||
Устрієм для визначення коефіцієнта поверхневого натягу методом відриву краплин є закріплена на вертикальному штахеті бюретку. Попереду вузький частині бюретки є краник, яким регулюють витікання рідини із бюретки.
Порядок виконання роботи.
3.Перевірити наявність приладів, необхідних для роботи.
4.Промити бюретку дистильованою водою.
5.Залити в бюретку певний об‟єм дистильованої води.
6.Відкрити кран, підрахувати кількість n0 краплин дистильованої води в 1 см3. Дослід повторити тричі, та підрахувати середнє значення n0.
7.Залити у бюретку такий же об‟єм фізичного розчину. Підрахувати середнє значення n.
8.Розрахувати коефіцієнт поверхневого натягу фізіологічних розчинів.
9.Підрахувати відносну помилку.
10.Зробити графік залежності коефіцієнта поверхневого натягу від концентрації розчинів.
11.Знайти по графіку невідому концентрацію розчина.
Відзначимо, що розглянутий метод визначення коефіцієнта поверхневого натягу справедливий для двох рідин з близькими коефіцієнтами в‟язкості.
Завдання по УДРС.
12.Дослідити залежність коефіцієнта поверхневого натягу розчину сілі від концентрації.
13.Дослідити залежність коефіцієнта поверхневого натягу від температури.
14.Методи вишукання коефіцієнту поверхневого натягу.
Завдання до самостійної роботи.
15.Особливості молекулярної будови рідини.
16.Поверхневий натяг рідини. Коефіцієнт поверхневого натягу, одиниці його вимірювання.
17.Методи визначення коефіцієнта поверхневого натягу.
18.Залежність коефіцієнта поверхневого натягу від концентрації та температури.
19.Використання коефіцієнта поверхневого натягу для діагностики захворювань.
20.Навести приклади поверхневих явищ в біології та медицині.
21.Тиски рідини під сферичною поверхнею.