9.Самостоятельная работа.

Решите задачи

[2] № 5.51, 5.53, 5.63.

[5] № 724, 731, 733.

Лабораторная работа № 4 Определение коэффициента поверхностного натяжения воды

1. Литература:

[1] §10.3, 10.4.

[3] Гл. IV § 12, 13.

[5] табл. № 19

Конспект лекций

2. Цель работы

Научиться определять коэффициент поверхностного натяжения воды.

3. Приборы и принадлежности

1. Капельница на штативе.

2. Стакан с водой.

3. Сосуд для сбора капель.

4. Весы.

5. Разновесы.

4. Теоретическое введение

Свойство поверхности жидкости сокращаться объясняется существованием сил, стремящихся сократить эту поверхность. Эти силы называют силами поверхностного натяжения.

Сила поверхностного натяжения определяется формулой:

, где σ - коэффициент поверхностного натяжения, l - длина контура свободной поверхности. Единица измерения σ - ньютон на метр ().

5. Описание установки и методы измерений

Рис. 4.1 Капельница на штативе с сосудами и фотографии отрыва капель

В данной лабораторной работе коэффициент поверхностного натяжения определяется методом отрыва капель, вытекающих из капельницы. Пока капля мала, она не отрывается, ее удерживают силы поверхностного натяжения (поверхностный слой выполняет роль своеобразного мешочка). Отрыв капли происходит в тот момент, когда ее вес становится равным равнодействующей сил поверхностного натяжения, действующих вдоль окружности шейки капли. Приближенно можно диаметр шейки капли принять равным 0,9 диаметра наконечника капельницы. Поэтому можно записать:

, т.к. , то , откуда

6. Порядок выполнения работы

1. Определить диаметр наконечника капельницы. Для этого прижать к наконечнику лист бумаги и замерить диаметр отпечатка с точностью до 0,1 мм. Диаметр шейки капли взять равным .

2. Взвесить пустой сосуд для сбора капель с точностью до 100 мг.

3. Залить в капельницу воду из стакана, подставить стакан под капельницу и отрегулировать положение крана так, чтобы капли образовывались и падали не слишком часто.

4. Стакан заменить на сосуд для сбора капель и отсчитать 50-70 капель.

5. Взвесить сосуд с каплями .

7. Обработка результатов измерений

1. Определить массу всех капель, для этого (результат перевести в кг).

2. Вычислить массу одной капли.

3. Рассчитать длину контура свободной поверхности по формуле: .

4. Вычислить вес: .

5. Вычислить коэффициент поверхностного натяжения по формуле: .

6. Вычислить абсолютную погрешность по формуле:

и относительную погрешность .

Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 4.1:

Таблица 4.1

d, м	М, кг	N	m, кг	l, м	F, Н	σ,Н/м	Δσ,Н/м	β,%

Оформить отчет и сделать вывод о проделанной работе.

8. Контрольные вопросы.

1. Перечислить основные свойства жидкости и объяснить их.

2. Какие силы называются силами поверхностного натяжения?

3. Объяснить явления смачивания и не смачивания. Дать понятие краевого угла.

4. В чем заключается явление капиллярности?

5. Что понимаете под длиной контура свободной поверхности жидкости?