СҰйыҚ бетінен жҰлып алу Әдісімен аныҚтау

ҚАЖЕТТІ ҚҰРАЛ -ЖАБДЫҚТАР: техникалық таразы, штангенциркуль, металл сақина, зерттелетін сұйықтығы бар ыдыс, құм.

2.2.1 ҚЫСҚАША ТЕОРИЯЛЫҚ КІРІСПЕ

Тәжірибенің мақсаты жіңішке сақинаны сұйық бетінен жұлып алу үшін

жұмсалатын күшті өлшеу.

Сұйықтың беткі қабатында болатын молекулалық тартылыс күштері

сұйық массасының ішіне қарай бағытталады. Егер, сұйыққа ешбір басқа күш әсер етпесе, онда молекулалық тартылыс күштері бетке перпендикуляр (нормаль) бағытпен әсер еткенде ғана сұйық беті тепе-теңдік қалыпта бола алады. Сыртқы күштер әсер етпейтін сұйық массасы молекулалық қысым күштерінің әсерінен сфералық формаға келуі керек. Сұйықтың ауырлық күшінің рөлі аз болатын кішкене тамшысы шынында дұрыс сфера түрінде болады.

Көлемдері бірдей геометриялық денелердің ішіндегі беті ең кішкене

болатыны – сфералық емес формадан сфералық формаға көшкенде оның беті кішірейе береді. Олай болса, егер сұйықтың беті жиырылуға тырысатын керілген қабыршықпен қапталған деп есептегенде осы қабыршақ сұйық бетіне қандай әсер ететін болса, сұйықты сфералық формаға келтіретін молекулалық қысым күштері сұйыққа сондай әсер етеді.

Керілген қабыршақты тепе-теңдік қалыпта ұстап тұру үшін сұйық

бетіне жанама бағытпен оның шекара сызығына (2.2.1-сурет) күш түсіру керек; бұл күш беттік керілу күші деп аталады.

Қабыршақтың шекара сызығы неғұрлым

ұзын болса, бұл күш те соғұрлым үлкен

болады:

(2.2.1)

Сұйықтың табиғатына байланысты болатын

коэффициент беттік керілу коэффициенті

деп аталады. (1) өрнектен мынаны жазуға

2.2.1-сурет. болады

(2.2.2)

Сонымен беттік керілу коэффициенті сан жағынан сұйықтың беттік қабыршағының жиек сызығының ұзындық бірлігіне түсетін күшке тең.

Әрбір сұйықтың беттік керілу коэффициенті температураға тәуелді болады: температура жоғарлаған сайын ол кеми береді.

Сұйықтың қабыршағының бетінің ауданын бір шамаға арттырғанда істелетін жұмысты анықтайық. Бұл үшін күшін жұмсап қабыршақтың шекарасын (2.2.2-сурет) өзіне параллель етіп кесіндіге жылжытайық. Сонда істелген жұмыс мынаған тең болады

бірақ (2.2.1) өрнек бойынша , сонда мынау шығады:

көбейтінді қабыршақ ауданының өсімшесі болып табылады, сондықтан

2.2.2-сурет

Бұл жұмыс қабыршақ энергиясын шамаға арттыруға жұмсалады, бұдан

(2.2.3)

немесе

(2.2.4)

энергия қабыршақтың ішкі энергиясының изотермиялық процесс кезінде жұмысқа айналуы мүмкін болатын бөлігі болып табылады. Термодинамикада энергияның бұл бөлігі еркін энергия деп аталады.

(2.2.4) өрнектен беттік керілу коэффициентінің тағы бір мынадай анықтамасы шығады: беттік керілу коэффициенті сан жағынан алғанда беттік қабыршақтың бос энергиясының өзгеруінің осы қабыршақ ауданының өзгеруіне қатынасына тең болады.

Беттік керілу заттың сұйық күйіне тән көптеген құбылыстарды, мысалы, сұйықтар тесіктен ағып шыққанда тамшының пайда болуы, көбіктің пайда болуы, тағы осылар сияқты құбылыстарды түсіндіреді.

2.2.2 ҚОНДЫРҒЫНЫҢ СИПАТТАМАСЫ МЕН ӨЛШЕУ ӘДІСІ

2.2.3-сурет

Қондырғы күйентесінің бір жақ басына сақина ілінген техникалық

таразыдан тұрады. Сақина астына ішінде зерттелетін сұйығы бар ыдыс штативке бекітіліп қойылады (2.2.3-сурет). Егер сақинаны сұйық бетіне жанастырып тигізсек, онда сақина сұйыққа жабысады. Бұдан соң сақинаны сұйық бетінен ажыратып алу үшін күш жұмсалады. Сақинаның ішкі диаметрі , ал сыртқы диаметрі болса, онда жанасатын шекара ұзындығы

(2.2.5)

болады. Онда беттік керілу коэффициенті

(2.2.6)

екендігін көреміз.

2.2.3 ЖҰМЫСТЫ ОРЫНДАУ ТӘРТІБІ

1. Штангенциркуль арқылы сақинаның ішкі және сыртқы

диаметрлерін анықтау керек.

2. Сақинаны күйентенің бір басына іліп, уақ гирлер арқылы теңестіру керек.

3. Штативтің көмегімен сақинаны сұйық бетін жанасатындай етіп

ептеп көтеру керек.

4. Сақина сұйық бетінен ажырап кеткенше таразының екінші басына

құм себе беру керек. Осы себілген құм салмағы сұйықтың беттік керілу күші болып табылады.

5. Өлшеу нәтижелерін кестеге толтырыңыз.

6. Абсолюттік және салыстырмалылық қателіктерді анықтау қажет.

2.2.4 БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ

1. Сұйықтың сығылмауы және беттік қабаттың ерекше қасиеттерінің

болу себебі не?

2. Сұйықтың беткі қабатының басқа қабаттарға түсірет молекулалық

қысымына байланысты құбылыстарды қалай түсіндіруге болады?

3. Сұйық массасының сфералық формаға келуге тырысатындығын

қалай түсіндіруге болады?

4. Беттік керілу күші деген не?

5. Беттік керілу коэффициенті деген не?

6. Беттік керілу коэффициентінің температураға байланыстылығы

қандай болады?

7. Кризистік температурада беттік керілу коэффициенті неліктен нөлге

тең болады?

8. Беттік керілу коэффициентінің бірліктері қандай?

9. Молекулааралық күш деп нені айтады?

10. Еркін энергия деп нені айтады?

11. Беттік керілуге мысалдар келтіріңіз.