Порядок виконання роботи
1. Налийте воду в лійку при відкритому отворі в скляній трубці так, щоб вода заповнила повністю гумову трубку і частково лійку. Встановіть переміщенням лійки з водою рівень води в скляній трубці на відстані 30-40 см від її верхнього кінця і на відстані не менше 5 см над кінцем гумової трубки. Закрийте отвір в трубці. Виміряйте довжину повітряного стовпчика в трубці.
2. Опустіть лійку приблизно на 1 м нижче її початкового рівня. Виміряйте довжину стовпчика повітря в трубці і різницю рівнів води в трубці і лійці.
3. Обчисліть
атмосферний тиск повітря. Порівняйте
одержане вами значення атмосферного
тиску з показами барометра
.
4. Результати вимірювань та обчислень занесіть до звітної таблиці:
№ |
, м |
, м |
, м |
, Па |
|
|
|
|
|
|
|
,
Па
Знайдіть відносну похибку із такої залежності:
, (11.4)
знаючи і , знайдіть абсолютну похибку і запишіть остаточну відповідь.
Контрольні запитання
1. Поясніть причину існування атмосферного тиску на землі.
2. Що таке тиск? В яких одиницях він вимірюється? Дайте визначення одиниці тиску в CI. Виразіть Па через основні одиниці СІ.
3. Сформулюйте закон Бойля-Маріотта. Яку розмірність має добуток тиску на об’єм? Що це означає?
4. Що таке “нормальний атмосферний тиск”?
5. Як побудований барометр-анероїд? Що таке альтиметр?
6. Чи можна дослід Торічеллі повторити з водою?
7. Обчисліть тиск на дні найглибшої на землі океанської впадини (в мм рт.ст., ат і Па).
8. Як змінюється атмосферний тиск з віддаленням від поверхні Землі?
Лабораторна робота № 12 визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини методом відриву петлі
Обладнання: динамометр типу ДПН; штатив.
Теоретичні відомості
Вільна поверхня тіл на межі фаз є причиною особливого типу явищ, так званих поверхневих явищ. Молекули поверхневого шару перебувають в особливому енергетичному стані порівняно з молекулами всередині об’єму рідини. Справді, щоб перевести молекули рідини з її об’єму на поверхню (для збільшення поверхні рідини), потрібно виконати роботу проти сил внутрішнього тиску. У стані стійкої рівноваги надлишкова поверхнева потенціальна енергія рідини має бути мінімальною. Тому рідина, на яку не діють зовнішні сили, при умові її практичної нестисливості повинна набирати форми сфери. Отже, сили поверхневого натягу повинні зумовлювати тенденцію рідини зменшувати свою поверхню. Зрозуміло, що ці сили мають бути спрямовані за дотичними до поверхні рідини.
Поверхневим
натягом
(або коефіцієнтом поверхневого натягу)
називають величину, яка чисельно дорівнює
відношенню сили
,
що діє на ділянку контуру поверхні
рідини, до довжини
цієї ділянки:
(12.1)
Поклавши
в (12.1)
Н,
м,
дістанемо одиницю поверхневого натягу
на межі двох фаз. Для збільшення поверхні
рідини потрібно виконати роботу проти
сил поверхневого натягу. Цю роботу при
оборотному ізотермічному процесі можна
виразити формулою:
(12.2)
де
–
питома поверхнева енергія. Обидві
величини – коефіцієнт поверхневого
натягу і питома поверхнева енергія –
для тієї самої рідини чисельно дорівнюють
одна одній і мають ту саму розмірність
(
).
На практиці одним із поширених методів вимірювання коефіцієнта є метод відриву петлі. При утворенні тонкої плівки шириною (рис. 21) вздовж межі поверхні рідини діє сила поверхневого натягу , що дорівнює
(12.3)
де – коефіцієнт поверхневого натягу; множник 2 стоїть тому, що плівка має дві поверхні.
Звідси
(12.4)
Рис. 21
Модуль сили поверхневого натягу вимірюють чутливим динамометром типу ДПН, а ширину плівки, рівну ширині дротяної петлі, – вимірювальною лінійкою.