Дополнительное давление под изогнутой поверхностью может быть рассчитана по формуле определения давления:

,

С другой стороны .

Учитывая, что , получим высоту поднятия жидкости в капилляре

. (6)

Экспериментальная установка

Коэффициент поверхностного натяжения жидкости измеряется с помощью установки, показанной на рис. 6. Разрыв пленки жидкости, натянутой на проволочке, происходит по двум поверхностям, поэтому формула для вычисления коэффициента поверхностного натяжения жидкости имеет вид

(Н/м), (7)

где F – показания динамометра в мН, – длина проволочки в мм (=30мм).

Задание. Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкости.

1. Повесьте петлю на динамометр (размер петли задает преподаватель).

2. Налейте в чашку дистиллированную воду.

3. Вращая регулирующий винт, осторожно поднимайте чашку до полного погружения петли в жидкость.

4. Вращая регулирующий винт, осторожно опускайте чашку. Зафиксируйте на динамометре момент отрыва петли от жидкости.

5. Опыт повторите 5 раз. Результаты занесите в таблицу.

6. Налейте в чашку исследуемую жидкость и повторите пп. 3-5.

7. Вычислите коэффициент поверхностного натяжения по формулам (7) и (8) и рассчитайте погрешность эксперимента по формулам (9)-(11).

Таблица

№	ℓ, мм	F, мН	Fср, мН	σ, Н/м	σср, Н/м	ΔFi	ΔFкв	Δσкв
1.
2.
3.
4.
5.

(8)

(9)

(10)

(11)

n – число измерений;

Fср– среднее каждой серии;

ΔF_кв – средняя квадратичная погрешность;

k - коэффициент Стьюдента.

Результаты измерений представить в виде:

(12)

Контрольные вопросы

1. Как направлена сила молекулярного давления?

2. Как направлены силы поверхностного натяжения? Выведите формулу (4).

3. В каких единицах измеряется коэффициент поверхностного натяжения?

4. Каков физический смысл коэффициента поверхностного натяжения жидкости с энергетической и силовой точек зрения.

5. Дайте определение краевого угла.

6. Объясните явления смачивания и несмачивания.

7. Каким должен быть диаметр биологического капилляра, чтобы обеспечить питанием листья пирамидального тополя на высоте 18 м только за счет сил поверхностного натяжения? Объясните, как поступают питательные вещества к кроне деревьев.

Литература

1. Савельев и.В. Курс общей физики. Т.1, - м.: Наука, 1982, 432 с.; Гл. Х1v.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1997, 128 с.; Гл. 10.

3. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. Т.1, - М.: Наука, 1969, 339 с.; Гл. Х1.

Задания для уирс.

Выполнить установку для демонстрации опыта Ж. Плато. Выяснить наиболее благоприятные условия для демонстрации эксперимента.

7