II. Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва колец

Установка для определения коэффициентов поверхностного натяжения жидкостей данным методом представлена четырьмя бюретками А.В.С.Д, закрепленными на стенде (рис. 12.5.) Истечение жидкости из бюретки регулируется зажимом К.

Метод основан на сравнении силы поверхностного натяжения, удерживающей каплю от падения, с силой тяжести под действием которой отрывается капля. Капля отрывается тогда, когда ее вес Р будет немного больше или в предельном случае, равен силе поверхностного натяжения F, удерживающей каплю от падения. Таким образом, в момент отрыва капли получаем условие:

Р=F (12.6.)

Рис. 12.5.

По уравнению (12.4.) полагая l=2R – дина окружности шейки бюретки, получим

(12.7.)

с учетом условия (12.6.) получим

(12.8.)

из уравнения (12.8.) определяем :

(12.9.)

где Р – вес одной капли,

D – диаметр шейки капли.

Рабочая формула имеет вид:

(12.10.)

где m₁ – масса пустого стакана,

m₂ – масса стакана с некоторым количеством капель,

g – ускорение силы тяжести, g=9,8 м/с²

D – внешний диаметр капилляра (смотрите на приборе),

n – число капель в сосуде.

Порядок выполнения работы

1. Взвесьте пустой стакан. Запишите его массу m₁.

2. Отсчитайте «n» капель, вытекающих из бюретки.

3. Взвесьте стакан с «n» каплями. Запишите массу m₂.

4. Определите по уравнению (12.10.) коэффициент поверхностного натяжения исследуемой жидкости.

5. Проделайте опыты со всеми предлагаемыми жидкостями.

6. Данные занесите в таблицу.

Таблица 12.2.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ

МЕТОДОМ ОТРЫВА КАПЕЛЬ

Исслед. жидкость	m1	n	m2	m=m2-m1	D		
Вода
Глицерин
Спирт
Керосин

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

1. Проделать измерения с той же жидкостью методом отрыва кольца (отрыва капель) и сравнить полученные результаты.

2. Проделать измерения с мыльным раствором.

3. Сделать выводы и указать область использования жидкостей с низким коэффициентом поверхностного натяжения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каков физический смысл коэффициента поверхностного натяжения? Каковы единицы измерения? Отчего зависит ?

2. Объясните явление смачивания и не смачивания. Мениск.

3. Что представляет собой явление капиллярности?

4. Выведите уравнение для высоты поднятия жидкости в капиллярах.

5. Запишите уравнение для добавочного давления жидкости над искривленной поверхностью (Уравнение Лапласа).

6. Как зависит  от температуры.

7. Опешите характер теплового движения молекул в жидкости.

8. Когда величина коэффициента поверхностного натяжения равна 0?

9. Какую работу может выполнить поверхностная пленка, сокращаясь на 1 см²?

Лабораторная работа №13 изучение гармонических колебаний

Цель работы: определить ускорение силы тяжести с помощью математического маятника, определить коэффициент жесткости пружины и проверить формулы периода колебаний физического маятника.

Приборы и принадлежности: математический маятник, пружинный маятник, электросекундомер, метр, набор грузов.