Поверхностного натяжения жидкости. Цель работы: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.

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 F_l, 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 a - 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 r – плотность жидкости.

Подставляя формулу (4.3) в последнее выражение, получим расчетную формулу:

. (4.4)

Порядок выполнения работы

1. Налить в бюретку воду. Снять со шкалы бюретки показание V₁, соответствующее объему налитой жидкости.

2. Открыть кран бюретки так, чтобы образующиеся капли можно было спокойно считать. Отсчитав n = 100 капель, кран закрыть.

3. Снять со шкалы бюретки показание V₂ - объем оставшейся жидкости.

4. Открыть кран бюретки так, чтобы капли образовывались очень медленно. Измерительным микроскопом определить диаметр d шейки капли в момент отрыва. Повторить три раза.

5. Все измерения занести в таблицу 4.1.

Таблица4.1

V1, см3	V2, см3	n	d, мм	, мм	постоянные		e	Da
					r = 103 кг/м3 g = 9,81 м/с2

Обработка результатов измерений

1. Вычислить объем n = 100 капель жидкости по формуле

V = V₁ - V₂.

2. Рассчитать среднее значение диаметра .

3. По формуле (4.4) вычислить коэффициент поверхностного натяжения воды, используя среднее значение и данные таблицы 4.1, выраженные в единицах СИ.

4. Определить относительную погрешность определения коэффициента поверхностного натяжения a по формуле
.

5. Вычислить абсолютную погрешность определения коэффициента поверхностного натяжения a по формуле .

6. Записать результат обработки экспериментальных данных: ед. изм.

7. Сравнить полученное значение коэффициента поверхностного натяжения с табличным. Сделать вывод по проделанной работе.

Контрольные вопросы и задания

1. Объясните природу сил поверхностного натяжения.

2. Дайте определение коэффициента поверхностного натяжения.

3. В каких единицах измеряется коэффициент поверхностного натяжения?

4. Объясните зависимость коэффициента поверхностного натяжения жидкости от температуры.

Заключение

В пособии детально рассмотрены основы молекулярной физики и термодинамики. Перечень разделов логически входит в общий курс, позволяет проследить развитие физики и эволюцию её идей.

Однако и в настоящее время перед физикой стоят проблемы, при решении которых особенно подчеркивается практическая важность фундаментальных знаний.

Авторы надеются, что предлагаемое пособие послужит хорошим подспорьем в овладении методами и навыками экспериментальных исследований.

Библиографический список

ДетлафА. А. Курс физики: учеб. пособие для втузов/ А. А.Детлаф, Б. М. Яворский. – М.: Высш. шк., 2000.

Зисман Г.А. Курс общей физики/ Г.А.Зисман, М.Х. Тодес. - М.: Высш. шк.,1988.

КухлингХ. Справочник по физике/ Х. Кухлинг. - М.: Мир, 1982.

СавельевИ. В. Курс общей физики: учеб. пособие для втузов: 1т./ И. В. Савельев. – М.: Наука, 1988.

ТрофимоваТ. И. Курс физики: учеб. пособие для вузов/ Т. И. Трофимова. – 6-е изд., – М.: Высш. шк., 2000.

Приложение