Экспериментальная установка
В эксперименте используется бюретка (или пипетка), для получения капель примерно одинакового размера, небольшой сосуд, для сбора падающих капель и аналитические весы.
2. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва капель.
2.1. Взвесьте сухой и чистый стакан для сбора капель. Его массу m1 внесите в табл.2. Измерительным микроскопом определите диаметр капилляраd.
2.2. Закрепите бюретку в штативе. Добейтесь, чтобы капли из нее падали примерно через 1 с (если в работе используется пипетка, то потренируйтесь, чтобы капли, получаемые с ее помощью были примерно одинаковыми, что фиксируется по их геометрическим размерам).
2.3. Соберите в
стакан 20 капель жидкости. Измерьте массу
m2 стакана
с жидкостью. Вычислите массу одной капли
,
гдеN –число капель.
2.4. Считая, что сила тяжести, действующая на каплю, равна силе поверхностного натяжения в момент отрыва, вычислите коэффициент поверхностного натяжения жидкости по (13). В расчетах используйте среднее значение диаметра капилляра.
2.5. Аналитически рассчитайте абсолютную и относительную погрешности определения коэффициента, получив их аналогично формуле (11). Указанная в таблице погрешность m является погрешностью весов и одинакова для измерения массыm1 иm2,. Погрешность определения массы одной капли рассчитайте аналитически, погрешность диаметра — методом среднего. Приведите пример вычисления каждой расчетной величины.
2.6. Проделайте пункты 2.1.-2.5. для всех предложенных жидкостей. Перед сменой жидкости тщательно обтирайте сосуд и бюретку, чтобы на них не оставалась жидкость от предыдущего эксперимента.
Таблица 2
|
№ |
N |
m1, кг |
m2, кг |
m, кг |
m0, кг |
m0, кг |
d, м |
d, м |
, Н/м |
, Н/м |
|
|
1...5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средние значения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Проанализируйте и сравните два метода определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости. Сравните экспериментальные значения с теоретическими для всех предложенных жидкостей.
Контрольные вопросы
1. Что называется коэффициентом поверхностного натяжения? Поверхностной энергией жидкости? Какие вещества называются поверхностно активными?
2. От каких факторов зависит коэффициент поверхностного натяжения жидкости?
3. Что называется давлением Лапласа? Выведите формулу для определения давления под искривленной поверхностью.
4. Научитесь получать все расчетные формулы.