Методика виконання роботи

Відомо, щр будь-яка система, що знаходиться в рівновазі, перебуває в тому з можливих для неї станів, в якому її енергія має мінімальне значення.

Стосовно випадку, який ми розглядаємо, це означає, що рідина в рівновазі повинна мати мінімальну з можливих поверхню. Тобто це означає, що повинні існувати сили, які перешкоджатимуть збільшенню поверхні рідини, тобто намагатимуться зменшити цю поверхню. Ці сили спрямовані вздовж самої поверхні, по дотичній до неї, так, ніби по дотичній до її поверхні зменшують (стягують) цю поверхню. Ці сили називають силами поверхневого натягу. Під дією сил поверхневого натягу рідина завжди скорочує свою поверхню. Краплина рідини приймає сферичну форму, навіть коли немає штучної компенсації сили ваги. При виході із трубки розмір краплин поступово зростає, але відривається вона тільки тоді, коли досягає цілком певного розміру. Це відбувається тому, що доки краплина не досить велика, сили поверхневого натягу достатні для того, щоб протистояти силі ваги і запобігти відриву. Відрив же відбувається тоді, коли вага краплини зрівноважить силу поверхневого натягу.

З

Рис.1. Схема утворення

шийки краплини

розуміло, що зі спостережень по відриву краплин можна визначити числове значення коефіцієнта поверхневого натягу.

Перед відривом утворю­ється шийка, радіус якої трохи менший від радіуса трубки. Уздовж цієї шийки і діє сила поверхневого натягу, яка в момент відриву повинна дорівнювати силі ваги:

, (6)

де r-радіус шийки у момент відривання.

Звідси

(7)

Порядок виконання роботи

1. Наповніть бюретку рідиною.

2. Визначте масу сухої кювети ( ).

3. Відкрийте кран так, щоб краплі поволі відривалися від трубки.

4. Відрахуйте 100 краплин у суху кювету.

5. Визначте масу кювети з рідиною

6. Визначте масу однієї краплини (m)

7. Виміряйте за допомогою мікроскопа радіус шийки краплини. Для цього необхідно одержати чітке зображення шийки і підрахувати кількість маленьких поділок, що вкладаються у зображення. Ціна поділки залежить від довжини тубуса (див. табл.1). Радіус шийки краплі виміряти 7 разів, змінюючи ціну поділки (довжину тубуса).

8. За формулою (7) обчисліть .

9. Дослід повторіть 3-5 разів, знайдіть середнє значення .

10. Результати вимірів занесіть до табл.2, оцініть точність вимірювання.

Таблиця 1

Довжина тубуса, мм	Ціна поділки, мм
130	0,058
140	0,053
150	0,049
160	0,045
170	0,041
180	0,038
190	0,036

Контрольні запитання

1. Яка існує залежність між величиною поверхневого натягу і температурою? Дати пояснення.

2. Коли величина поверхневого натягу рідин дорівнюватиме нулю?

3. В якому напрямку діє сила поверхневого натягу?

4. Однаковими чи різними будуть радіуси краплин різних рідин (різна густина), які витікають з однакових трубок?

Таблиця 2

№	Маса кювети, ,кг	Маса кювети з рідиною, ,кг	Маса однієї краплини, m, кг	Радіус шийки, r, м	Коефіцієнт поверх. натягу
1. 2. ...