Порядок выполнения работы

Задание 1. Определение коэффициента поверхностного натяжения воды методом отрыва кольца.

Приборы и принадлежности: торсионные весы, штангенциркуль, кольцо на подвесе, комнатный термометр, сосуд с дистиллированной водой.

1. Изучить устройство торсионных весов и правила взвешивания на них (см. паспорт прибора).

2. Измерить внутренний d₁ и внешний d₂ диаметры кольца (рис.1).

3. Подведем к этому кольцу (рис.1) чашку с дистиллированной водой и будем плавно тянуть пружину с кольцом вверх. (Перед соприкосновением кольца с жидкостью его нужно тщательно промыть спиртом; во время работы ту часть кольца, которая будет соприкасаться с водой, стараться не брать пальцами). Жидкость, сцепившись с кольцом в результате его смачивания, будет удерживать кольцо, пока сила упругости пружины не превысит силу поверхностного натяжения. Пружина разрывает поверхностный слой. При этом разрывающее усилие будет равно силе поверхностного натяжения [см. (1)], приложенной к внешнему и внутреннему контурам кольца. В этой формуле сила F измеряется торсионными весами. Длина контура

,

где d₁ и d₂ – диаметры внешнего и внутреннего колец. Так как кольцо очень

тонкое, то можно брать средний диаметр кольца, и тогда длина контура

. (2)

Из формул (1) и (2) коэффициент поверхностного натяжения

. (3)

4. Измерение повторяют четыре раза, причем запись ведут со второго отсчета, чтобы скомпенсировать вес частиц жидкости, прилипших к кольцу.

5. По формуле (3) подсчитывают , взяв среднее значение силы F.

6. Измерить температуру, при которой определялась F.

7. Сравните полученный результат с табличным.

Р ис. 1

Поверхностное натяжение воды в интервале температур 0–31 ^оС

t оС	, Н/м	t оС	, Н/м	t оС	, Н/м	t оС	, Н/м
0	0,07549	8	0,07430	16	0,07311	24	0,07193
1	0,07535	9	0,07415	17	0,07295	25	0,07178
2	0,07520	10	0,07401	18	0,07282	26	0,07163
3	0,07505	11	0,07385	19	0,07265	27	0,07148
4	0,07490	12	0,07370	20	0,07252	28	0,07133
5	0,07475	13	0,07355	21	0,07235	29	0,07118
6	0,07460	14	0,07341	22	0,07222	30	0,07103
7	0,07445	15	0,07325	23	0,07208	31	0,07088

Задание 2. Исследование зависимости поверхностного натяжения жидкости от температуры.

Дополнительное оборудование: нагреватель, лабораторный термометр, исследуемая жидкость (можно использовать биологические жидкости).

1. Нагреть жидкость до 80–90 ^оС.

2. Измерить силу отрыва кольца несколько раз по мере охлаждения жидкости (интервалы температур между отсчетами не должны превышать 10 К).

3. Рассчитать поверхностное натяжение  для каждого значения температуры t_i.

4. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу.

t, оС
, Н/м

5. Изобразить графически зависимость  = f(t).

6. По графику (по отклонению точек от экспериментальной кривой) найти, какие измерения были проведены наиболее и наименее точно.

7. Проанализируйте и сформулируйте результат эксперимента.

Задание 3. Исследование зависимости поверхностного натяжения раствора от его концентрации.

Дополнительное оборудование: технические весы, бюретка, дистиллированная вода, сосуды, вещество для приготовления растворов.

1. Приготовить растворы различных концентраций: 10, 20, 30%… (Для приготовления, например, 10%-ного раствора необходимо в 90 г дистиллированной воды растворить 10 г вещества).

2. Измерить силу отрыва F кольца от поверхности приготовленного раствора.

3. Рассчитать  для всех приготовленных растворов.

4. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу.

С, %
, Н/м

5. Полученную зависимость  = f(C) изобразить графически.

6. По графику (по отклонению точек от экспериментальной кривой) определить, какие измерения были проведены наиболее и наименее точно.

7. Проанализируйте полученный результат и сформулируйте результат эксперимента.

Задание 4. Исследование зависимости поверхностного натяжения жидкости от действия поверхностно-активных веществ.

Дополнительное оборудование: поверхностно-активное вещество (например, мыльный раствор воды и др.).

1. Измерьте силу отрыва F кольца от поверхности данной жидкости (воды).

2. На поверхность жидкости введите поверхностно-активное вещество (например, несколько капель мыльного раствора). Определите силу отрыва F^/ кольца в этом случае.

3. Проанализируйте полученный результат и сформулируйте результат эксперимента.