- •Оглавление
- •Введение
- •Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов
- •Которое называется распределением Больцмана. Лабораторная работа 7 Определение постоянной Больцмана
- •Лабораторная работа Определение универсальной газовой постоянной
- •2. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах
- •Лабораторная работа 13-1 Определение динамического коэффициента вязкости методом пуазейля
- •Лабораторная работа 13-2 Определение динамического коэффициента вязкости методом Стокса
- •Лабораторная работа Определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха
- •Лабораторная работа Определение коэффициента теплопроводности твердых тел
- •3. Термодинамика
- •Взаимосвязь между внутренней энергией, работой и теплотой (первый закон термодинамики)
- •Второе начало термодинамики
- •В незамкнутой системе энтропия всегда возрастает. Функция состояния, дифференциалом которой является , называется приведенной теплотой.
- •Основное уравнение термодинамики. Это уравнение объединяет формулы первого и второго начала термодинамики:
- •Подставим уравнение (3.9), выражающее второе начало термодинамики, в равенство (3.10):
- •Лабораторная работа 9 Определение отношения теплоемкостей газов методом клемана - дезорма
- •Лабораторная работа 11 Определение изменения энтропии при изохорическом процессе в газе
- •Лабораторная работа 10 Определение адиабатической постоянной по скорости звука в воздухе
- •4. Свойства жидкостей
- •Лабораторная работа 12 Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Фундаментальные физические константы
- •Некоторые внесистемные единицы
- •Постоянные газов (при нормальных условиях)
Лабораторная работа 12 Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
Цель работы: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.
Методика эксперимента
Для проведения эксперимента используется стеклянная бюретка Б, закрепленная в вертикальном положении на штативе (рис. 4.3). При открытии крана К жидкость медленно накапливается в виде капли на конце бюретки. Капля имеет шейку приблизительно цилиндрической формы. По мере увеличения капли под действием силы тяжести поверхность шейки капли увеличивается. В момент отрыва капли сила тяжести уравновешивается силой поверхностного натяжения Fl, действующей по контуру, ограничивающему поперечное сечение шейки диаметра d (рис. 4.4):
, (4.1) где m – масса капли.
Сила поверхностного натяжения вычисляется по формуле , (4.2) где - коэффициент поверхностного натяжения; l – длина контура (окружности), ограничивающего поперечное сечение шейки; d – диаметр шейки капли.
Подставляя равенство (4.2) в формулу (4.1) получим:
. (4.3)
Массу капли можно определить, измерив объём V некоторого количества n капель:
, где – плотность жидкости.
Подставляя формулу (4.3) в последнее выражение, получим расчетную формулу:
. (4.4)
Порядок выполнения работы
-
Налить в бюретку воду. Снять со шкалы бюретки показание V1, соответствующее объему налитой жидкости.
-
Открыть кран бюретки так, чтобы образующиеся капли можно было спокойно считать. Отсчитав n = 100 капель, кран закрыть.
-
Снять со шкалы бюретки показание V2 объем оставшейся жидкости.
-
Открыть кран бюретки так, чтобы капли образовывались очень медленно. Измерительным микроскопом определить диаметр d шейки капли в момент отрыва. Повторить три раза.
-
Все измерения занести в таблицу 4.1.
Таблица4.1
V1, см3 |
V2, см3 |
n |
d, мм |
, мм |
постоянные |
|
|
|
|
|
100 |
|
|
= 103 кг/м3 g = 9,81 м/с2 |
|
|
|
|
||||||||
|
Обработка результатов измерений
-
Вычислить объем n = 100 капель жидкости по формуле
V = V1 V2.
-
Рассчитать среднее значение диаметра .
-
По формуле (4.4) вычислить коэффициент поверхностного натяжения воды, используя среднее значение и данные таблицы 4.1, выраженные в единицах СИ.
-
Определить относительную погрешность определения коэффициента поверхностного натяжения по формуле .
-
Вычислить абсолютную погрешность определения коэффициента поверхностного натяжения по формуле .
-
Записать результат обработки экспериментальных данных: ед. изм.
-
Сравнить полученное значение коэффициента поверхностного натяжения с табличным. Сделать вывод по проделанной работе.
Контрольные вопросы и задания
-
Объясните природу сил поверхностного натяжения.
-
Дайте определение коэффициента поверхностного натяжения.
-
В каких единицах измеряется коэффициент поверхностного натяжения?
-
Объясните зависимость коэффициента поверхностного натяжения жидкости от температуры.