Порядок выполнения работы

1. Для экспериментального определения по рассмотренному методу поступают следующим образом. Открывают кран 3 и при закрытом кране 2 с помощью насоса медленно создают в сосуде давление до тех пор, пока уровень жидкости в левом колене манометра не достигнет определенного значения (120-140мм). После этого кран 3 закрывают и наблюдают за показанием манометра. Через некоторое время давление немного понизится, а затем стабилизируется. Теперь отсчитывают положение менисков жидкости в обоих коленах манометра и определяют давление по высоте столбов жидкости (разность их уровней) h₁. Полученное значение h₁заносят в таблицу.

2. Далее резко открывают на очень короткое время (пока слышен шум выходящего воздуха) кран 2 и тут же его закрывают. При открытии крана давление быстро спадает и жидкость в манометре, немного поколебавшись, установится на одном уровне. После того, как кран 2 закрыт, начинают наблюдение за манометром. Постепенно давление будет возрастать и наконец достигнет предельного значения. Величину этого давления определяют по установившейся разности уровня в обоих коленах манометра. Найденное значение h₂заносят в таблицу.

3. Рассмотренный эксперимент по определению h₁и h₂повторяют 5 п.

Таблица измерений

N	h1	h2	γ	Δγ	γ ±Δγ	E , %
1 2 3 4 5 ср.зн.

Контрольные вопросы

1. Число степеней свободы. Чему равно это число у одноатомной, двухатомной и трехатомной молекул? Почему ?

2. Физический смысл универсальной газовой постоянной.

Уравнение Майера.

3. Как зависят теплоемкости многоатомных газов от температуры?

4. Внутренняя энергия газа.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Определение поверхностного натяжения жидкости методом кантора – ребиндера Теоретическое введение

Для того, чтобы увеличить поверхность жидкости необходимо, чтобы часть молекул изнутри жидкости вышла на поверхность, на это перемещение против молекулярного давления должна быть затрачена некоторая работа. Работа, затрачиваемая на образование единицы поверхности, называется коэффициентом поверхностного натяжения.

Старое определение, встречающееся в литературе, предполагает, что поверхность жидкости как бы покрыта натянутой пленкой, в этом случае поверхностное натяжение определяют как силу, с которой натянута пленка, отнесенную к единице длины.

Вследствие существования поверхностного натяжения всякая кривая поверхность жидкости испытывает некоторое дополнительное давление ока­зываемое на жидкость.

Для сферической поверхности это давление равно

∆Ρ =2σ/R, (1)

где: σ- поверхностное натяжение, R- радиус кривизны поверхности. Пусть через трубку небольшого диаметра, погруженную одним концом в жидкость на малую глубину, продавливают воздух в виде пузырьков. Конец трубки помещают непосредственно над поверхностью жидкости, чтобы избежать дополнительного сопротивления продавливанию воздуха, обусловленного гидростатическим давлением столба жидкости, находящегося под концом трубки.

Когда на конце трубки f касающейся поверхности жидкости, начинает образовываться пузырек воздуха С^', и радиус становится R больше радиуса трубки r. В этот момент давление воздуха внутри трубки превышает внешнее давление, согласно формуле (1), на величину :∆Р=2σ/R.

По мере увеличения давления внутри трубки пузырек увеличивается, а радиус его уменьшается, что влечет за собой увеличение дополнительного давления, оказываемого кривой поверхностью жидкости, уравновеши­вающего давление внутри трубки f.

Этот процесс происходит до тех пор, пока радиус пузырька C^"не сделается равным радиусу трубки r. Дополнительное давление, обусловленное кривой поверхностью жидкости начинает уменьшатся, перестает уравновешивать избыточное давление внутри трубки. Таким образом пузырек под действием избыточной силы внутри трубки f увеличивается в размере до тех пор, пока не оторвется от конца трубки. Избыточное давление, при котором произойдет отрыв пузырька воздуха от трубки f, будет превосходить на бесконечно малую величину дополнительное давление, рассчитанное по формуле (1), где r следует положить равным радиусу трубки. Таким образом, избыточное ( по отношению к внешнему ) давление, при котором отрывается пузырек воздуха, будет пропорционально поверхностному натяжению

σ = А Р, (2)

где величина А постоянная для данной трубки. Постоянная прибора должна быть найдена из опыта, если определить давление, при котором происходит отрыв пузырька при продавливании воздуха через жидкость с известным поверхностным натяжением ( например через воду ).

Обозначим известное поверхностное натяжение через σ_oи соответс­твующее давление через Р_ои получим из формулы (2), что

А= σ_o/Р_о. (3)

Определив данное давление пузырьков в испытуемой жидкости подста­вив значение Р и А в формулу (2), найдем поверхностное натяжение этой жидкости:

σ = (σ_o/Р_о) Р= А Р. (4)