2. Описание экспериментальной установки

В данной работе определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости используется метод отрыва капель.

Испытуемая жидкость медленно по каплям вытекает из узкого отверстия тонкой стеклянной трубки (бюретки), установленной вертикально на штативе. Поверхностная пленка, образующаяся в отверстии, оказывает сопротивление вытеканию жидкости. Под давлением вышележащих слоев жидкости пленка растягивается, и жидкость собирается в каплю на конце трубки (рис.4).

На каплю действует сила тяжести P=mg, направленная вертикально вниз, и сила поверхностного натяженияF, действующая вверх. Пока капля удерживается на конце отверстия, силаFбольше по величине, чем сила тяжестиP. Так как жидкость вытекает из трубки, то капля будет увеличиваться в размере, и сила тяжести будет возрастать. Наступит такой момент, когда сила будет находиться в покле. Но как только Р. незначительно превысит силу поверхностного натяженияF, капля оторвется и упадет.

Пир вычислении считаем, что момент отрыва Р. = F, а силу поверхностного натяженияFможем определить по формуле (1):

F=α ℓ

где ℓ - длина контура, по которому разрывается поверхностный слой жидкости,

а он равен длине окружности в месте перетяжки (рис. 4).

Рис.4

Если радиус перетяжки обозначить через r, то ℓ=2πrи тогда запишем:

mg=α2πr

Тогда

,

Эта формула является расчетной для α.

3. Порядок выполнения работы.

1. Взвесьте на технических весах чистый сухой стаканчик и определите его массу m₁.

2. Налейте в бюретку исследуемую жидкость.

3. Подставьте под бюретку второй стакан и отрегулируйте кран так, чтобы жидкость вытекала каплями (примерно 30 капель в минуту).

4. Подставьте под бюретку взвешенный стаканчик: наберите в него nкапель исследуемой жидкости (число капель задается преподавателем).

5. Определите массу стаканчика с каплями m₂.

6. Вычислите массу одной капли по формуле:

7. Опыт повторите 3 раза и найдите среднее значение массы одной капли m.

8. Вычислите коэффициент поверхностного натяжения по формуле (3) (радиус перетяжки написан на бюретке).

9. Рассчитайте ошибки измерений по формулам :

10.Данные измерений и вычислений занесите в таблицу I:

Таблица 1

Результаты эксперимента

1.
2.
3.
Ср.

11. Запишите ответ в виде:

12.Сделайте выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Чем обусловлено возникновение дополнительного давления? Запишите формулу Лапласа.

2. Объясните молекулярно-кинетический механизм поверхностного натяжения.

3. От каких факторов зависит коэффициент поверхностного натяжения?

4. Что такое внутреннее давление жидкости?

5. Что такое поверхностно-активные вещества и где они применяются?

6. Объясните капиллярные явления. От чего зависит высота поднятия (опускания) столба жидкости в капилляре?

7. Выведите формулу Жюрена.

8. Объясните явления смачивания и несмачивания.