VI. Порядок виконання роботи

1. З допомогою оптичного мікроскопа визначити радіус капіляра. Для цього капіляр встановити на столик мікроскопа. Навести мікроскоп на кінець капіляра і відмітити, якому числу поділок шкали окулярного мікроскопа відповідає діаметр капіляра. Ціна поділки окулярного мікроскопа вказана на приладі. Діаметр потрібно виміряти у двох взаємно перпендикулярних напрямках та із одержаних значень взяти середнє арифметичне.

2. Налити досліджувану рідину в посуд В, виміряти її температуру Т і опустити в неї капіляр. Рідина в капілярі підніметься на висоту h. Оптичним мікроскопом виміряти кут змочування  і визначити радіус меніска R, порівняти його з радіусом капіляра r.

3. Повільно опускати трубку D в посуд з водою до тих пір, поки рівень рідини в капілярі не досягне рівня рідини в посуді В.

4. Виміряти різницю висот h₁ рідини в трубках манометра С і підставити значення h₁ i ₁ у формулу (6.18).

5. Визначити  при температурі Т для дистильованої води і спирту, повторити досліди не менше 5 разів.

6. Залити в посудину В ту ж саму рідину, але при температурі 0 ⁰С і повторити вимірювання. Якщо це зробити немає можливості, необхідно скористуватися табличними значеннями для ₀ при Т₀. За формулою (6.12) обчислити питому сховану теплоту L утворення поверхневої плівки рідини.

7. Зробити аналіз одержаних результатів і основні висновки.

Завдання 2. Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини

методом відриву кільця від поверхні рідини

V. Методика експерименту і опис приладів

На межі рідини з твердим тілом спостерігається явище змочування, яке виникає внаслідок взаємодії молекул рідини з молекулами твердого тіла (стінками посудини, кільцем тощо).

Коли опустити обережно скляну пластинку на поверхню води, то потрібно прикласти деяку силу, щоб відірвати її потім від поверхні води. Так само, щоб відірвати будь-яке тверде тіло, що добре змочується водою, необхідно прикласти певну силу. При цьому під дією сили “відриву” разом з тілом підіймається певна кількість води (рідини).

Нехай ми маємо кільце із зовнішнім діаметром D і товщиною d. Тоді при підніманні кільця між поверхнею рідини і кільцем виникає сила, яка не дає відірватись кільцю від поверхні рідини - сила поверхневого натягу, що пропорційна довжині границі змочування. Тому поверхня рідини ззовні кільця тягне його вниз із силою F_з = D , а поверхня рідини всередині кільця – із силою F_в = (D–2d). Таким чином, результуюча сила поверхневого натягу, яка втримує кільце, буде

F_н = F_з + F_в = 2(D – d). (6.19)

Але в момент відриву сила відриву F = F_н, звідки визначається коефіцієнт поверхневого натягу

. (6.20)

Формула (6.20) є робочою формулою. Силу F можна визначити, наприклад, із закону Гука, вимірюючи видовження пружинки (гумки), прикріпленої до кільця, в момент відриву кільця від поверхні рідини (рис.6.3).

Рис. 6.3. Схематичне зображення установки

для вимірювання поверхневого натягу рідини:

1 - платформа; 2 - штатив; 3 - кронштейн;

4 - відкрита посудина з рідиною;

5 - кільце; 6 - нитки для регулювання

горизонтального положення кільця;

7 - пружне тіло (гумка); 8 - шкала;

9 - міліметричний гвинт; 10 - поділка

початку відліку видовження.