Контрольні запитання

1.Чим зумовлений високий молекулярний тиск рідини?

2.Чому рідина практично не стискується?

3.Дати означення коефіцієнта поверхневого натягу через силу поверхневого натягу та через поверхневу енергію. В яких одиницях СІ він вимірюється?

4.Чому рідина в даному об’ємі намагається зайняти мінімальну поверхню?

5. Від чого залежить коефіцієнт поверхневого натягу?

6. Як залежить коефіцієнт поверхневого натягу від температури?

7. Як залежить коефіцієнт поверхневого натягу від присутності домішок в рідині?

8. Який прояв поверхневого натягу рідини у природі вам відомий?

Завдання 2

Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини методом відриву крапель

Мета й завдання роботи − ознайомитися з основними властивостями поверхневого шару рідини та фізичними величинами, що характеризують їх, а саме: поверхнева енергія, сила поверхневого натягу, коефіцієнт поверхневого натягу; навчитися експериментально визначати коефіцієнт поверхневого натягу рідини методом відриву крапель.

Основні теоретичні відомості

Перед тим, як читати подальший текст, необхідно ознайомитись із основними теоретичними відомостями частини 1 даної лабораторної роботи.

Розглядаючи експеримент з відривом краплі, яка витікає з бюретки, можна побачити, що крапля спочатку поступово збільшується, а потім відривається. Це відбувається в той момент, коли сила тяжіння краплі переважає силу поверхневого натягу рідини F. В момент відриву краплі між нею та рідиною в бюретці створюється шийка з радіусом r та довжиною кола L = 2r. Це коло в момент відриву є границею поверхневого шару. Оскільки у момент відриву сила поверхневого натягу зрівноважується силою тяжіння краплі F = mg , а з іншого боку ця сила F = σL, то mg = σL звідси

. (8)

Якщо взяти рідину з відомим коефіцієнтом поверхневого натягу, то для визначення коефіцієнта поверхневого натягу іншої рідини можна обійтися без вимірювань r. Скажімо, якщо деякий об’єм V вміщує n₁ крапель однієї рідини і n₂ крапель іншої, то, позначаючи через ₁ та ₂ густини рідин, можна визначити силу тяжіння кожної рідини в об’ємі V:

₁Vg=2r₁n₁; (9)

₂Vg =2r₂n₂. (9)

Припустимо, що радіуси “шийок” крапель обох рідин однакові. Тоді, поділивши рівняння (9) на (9) одержуємо робочу формулу для визначення коефіцієнта поверхневого натягу

. (10)

Прилади та обладнання: відградуйована бюретка з краном, скляна посудина, секундомір, дистильована вода, досліджувана рідина.

Порядок виконання роботи

1. Відкрити кран, відрегулювати витікання рідини так, щоб за хвилину відривалося 15–20 крапель.

2. Підрахувати, скільки крапель n₁рідини вміщується в об’ємі 3–4 см³. Цю дію повторити тричі. Потрібний об’єм встановити за допомогою поділок бюретки.

3. Те саме виконати з досліджуваною рідиною, визначаючи кількість крапель n₂, які містяться у такому самому об’ємі.

Опрацювання результатів

Результати записати у таблицю.

№ пор.	n1	n1	n2	n2	ρ1, кг/м3	ρ2, кг/м3	1, Н/м	2, Н/м	2, Н/м	t, C
1
2
3
Середнє значення

1. Знайти середні значення кількості крапель для першої n_1ср та другої n_2сррідини.

2. Значення ₁,₂та₁ взяти з таблиць для температури, при якій виконуються вимірювання. Розрахунки_2срвиконати за середніми значеннямиn_1ср таn_2ср, користуючись робочою формулою (11).

3. Відносну похибку ε розрахувати за формулою

, (12)

де n₁,n₂– середні абсолютні похибки визначення відповідно величинn_1срта відповідноn_2ср;₁,₂ – похибка табличної величини, що в нашому випадку дорівнює 0,5 кг/м³.

4. Визначити абсолютну похибку _2ср=_2ср.

5. Остаточний результат записати у вигляді

₂= (_2ср _{2 ср}). (13)