Порядок виконання роботи

1. Записати вихідні дані експерименту: зовнішній діаметр D і товщину кільця d (зазначені в паспорті установки), кімнатну температуру.

2. Поворотним столиком 5 підвести посудину з дистильованою водою під кільце.

3. За допомогою гвинта 3 опустити кільце до його дотику з поверхнею рідини. Обережно піднімаючи кільце вгору, зафіксувати за шкалою 4 покази динамометра в момент відривання кільця. Дослід повторити п’ять разів.

4. Обертаючи столик 5, встановити під кільце посудину з іншою рідиною. Повторити експеримент згідно з п. 3.

5. Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю:

Номер за пор.	F, н	F, н	( F )2, н2	, н / м	, н / м
1
...
5
C.з.

6. Абсолютну похибку  обчислити за формулою

.

7. Записати кінцевий результат у вигляді

 = (   ), Е_ =...%.

Контрольні запитання

1. Поясніть, чим зумовлена мала стисливість рідини.

2. Що таке поверхнева енергія ? Чому вона виникає?

3. Вкажіть напрям вектора сили поверхневого натягу.

4. Запишіть формулу додаткового тиску під викривленою поверхнею рідини. Чому він може мати знак ± ?

5. Поясніть причини змочування поверхні твердого тіла рідиною.

6. Що таке крайовий кут? У яких межах він може змінюватись?

7. Які речовини називають поверхнево-активними? Як вони впливають на коефіцієнт поверхневого натягу рідини?

8. Як змінюється коефіцієнт поверхневого натягу рідини зі зміною температури?

Лабораторна робота № 206. Дослідження залежності коефіцієнта поверхневого натягу рідини від температури методом максимального тиску в бульбашці

Завдання: визначити сталу приладу і значення коефіцієнта поверхне-вого натягу води за різних температур в інтервалі 20–80°С і побудувати графік залежності  = f (t°С).

Приладдя: установка для визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини методом максимального тиску в бульбашці, термометр.

Теоретичний матеріал, який необхідно засвоїти під час підготовки до виконання роботи: молекулярно-кінетичні особливості рідин, поверхневий молекулярний тиск, сили поверхневого натягу, формула Лапласа, темпера-турна залежність поверхневого натягу рідин.

Література:

1) § 19.3–19.5, с. 373–380;

2

Рис. 7

) § 21.4–21.7, c. 122–130;

3) § 61–63, с. 191–202;

4) § 60, с. 103; § 66–69, с. 111–116.

Опис установки. Схема установки, яку використовують у цій роботі, зобра-жена на рис. 7. Вона складається з термостата 1, в якому є нагрівальний елемент 2 і посудина з досліджуваною рідиною 3. Скляна трубка 4 із капіляром на кінці дотикається до поверхні рідини і з’єднана з водяним манометром 5 та буферною посудиною 6. Тиск повітря в буферній посудині можна змінювати за допомогою вентиля 7 мікрокомпресора 8. Термометр 9 призначений для вимірювання температури досліджуваної рідини.

Ідея роботи та виведення робочої формули. Утворення бульбашки на кінці капіляра можливе тоді, коли надлишковий тиск у системі дорівнюватиме додатковому тиску в бульбашці, зумовленому поверхневим натягом рідини. Надлишковий тиск повітря в системі можна обчислити за показами манометра

P=gh, (1)

де  – густина рідини в манометрі; g – прискорення вільного падіння; h – різниця рівнів рідини в колінах манометра в момент появи бульбашки.

З іншого боку, надлишковий тиск всередині бульбашки, згідно з формулою Лапласа, пропорційний до коефіцієнта поверхневого натягу рідини :

P=k, (2)

де  – коефіцієнт поверхневого натягу рідини; k – коефіцієнт пропорційності.

Прирівняємо (1) і (2), отримаємо k = gh, звідки

 = gh/k. (3)

Коефіцієнт k не залежить від температури, тому його можна визначити як сталу приладу, знаючи коефіцієнт поверхневого натягу ₀ та покази манометра h₀ для кімнатної температури:

k = gh₀/₀. (4)

Тоді з формул (3) і (4) випливає, що

, (5)

де (t°С) – коефіцієнт поверхневого натягу; h(t°С) – різниця рівнів рідини в колінах манометра за температури досліду.

Вираз (5) є робочою формулою лабораторної роботи.