Практическая работа №6. 2-03 Сигма методом отрыва капель. Практикум определение коэффициента поверхностного натяжения
 Скачать 172.38 Kb.
|
|
Ришельевский лицей Лабораторный практикум ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ МЕТОДОМ ОТРЫВА КАПЕЛЬ Оборудование. Шприц для чистой воды, шприц для мыльного раствора (объемом 5–10 мл), стаканчик с чистой водой, стаканчик с мыльным раствором, штангенциркуль или микрометр, остро отточенный карандаш. Методика эксперимента. На каплю, висящую на конце узкой трубочки, действуют две силы: сила тяжести mg , направленная вертикально вниз, и сила поверхностного натяжения жидкости пов F , распределенная вдоль границы жидкости с краем трубки и направленная по касательной к поверхности жидкости перпенди- кулярно этой границе. Сила поверхностного натяжения, действующая на небольшой участок границы длиной l , равна l , где – коэффициент поверхностного натяжения жидкости. Условие равновесия капли на конце трубочки состоит в том, что векторная сумма сил, действующих на отдельные элементы границы, равна по модулю и противоположна по направлению силе тяжести. Величина l по мере увеличения массы капли остается неизменной, но в равновесии капля принимает такую форму, что угол наклона силы поверхностного натяжения к вертикали удовлетворяет условию cos l mg , где l – длина границы жидкости с трубочкой. С увеличением массы капли угол уменьшается и, наконец, достигает нуля, а 1 cos . При дальнейшем увеличении массы условие равновесия капли уже не может быть выполнено, и капля отрывается. Отсюда, принимая, что l d , где d – внутренний диаметр трубочки, получаем: d mg , или mg d (1) Подготовка и проведение работы, обработка результатов измерений. 1. Подготовьте бланк отчета с таблицами для записи результатов измерений и вычислений. 2. Измерьте внутренний диаметр d наконечника шприца. Для измерения можно воспользоваться остро отточенным карандашом. Вдвинув каран- даш в наконечник до упора, пометьте границу соприкосновения наконечника с карандашом. Диаметр карандаша на уровне этой границы можно принять за внутренний диаметр наконечника и измерить его с помощью штанген- циркуля или микрометра. 3. Наберите в шприц 4–5 мл воды и, держа его вертикально и плавно нажимая на поршень, вылейте 3–4 мл в стаканчик, считая капли. Измерение количества капель N проведите не менее трех раз, затем по общей массе вытекшей воды общ m (пользуйтесь шкалой на шприце!) найдите среднюю массу капли m и погрешность ее определения m . Результаты занесите в таблицу. 4. Пользуясь формулой (1), рассчитайте коэффициент поверхностного натяжения воды и погрешность его определения. 5. Аналогичным образом определите коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора (пользоваться отдельным шприцем и посудой!) Контрольные вопросы 1. Что является основным источником погрешности измерений в методе отрыва капель? 2. Почему водные растворы поверхностно активных веществ имеют всегда меньший коэффициент поверхностного натяжения, чем чистая вода? Измерено Рассчитано № m общ ,г N m, г m , г d, мм d, мм , Н/м , Н/м 1 2 3 F пов mg F пов mg |