Литература

1. Савельев И.В., Курс общей физики, 1973, гл. XI,  94 - 98.

2. Колмаков Ю.Н., Пекар Ю.А., Лежнева Л.С., Термодинамика и молекулярная физика, 1999, гл. I,  4 -9.

Лабораторная работа № 14

Определение коэффициента поверхностного натяжения воды методом отрыва кольца

Цель работы: измерить коэффициент поверхностного натяжения воды при комнатной температуре.

Описание установки.

Рис.1

Установка состоит из пружины 1, к которой подвешено легкое алюминиевое кольцо 3 с тонкими стенками и чашкой 2 наверху, масштабной линейки 5 и сосуда 4 с дистиллированной водой (рис.1).

Рис. 2

Если сосуд с водой подвести к кольцу до соприкосновения, а затем плавно опускать, то жидкость, сцепившись с кольцом, будет тянуть его за собой, растягивая пружину до тех пор, пока кольцо не оторвется от жидкости. В момент перед самым отрывом наступает равновесие, когда и кольцо, и жидкая пленка покоятся. В этот момент сила упругости пружины равна силе поверхностного натяжения. Поверхностная пленка будет иметь вид, показанный на рис. 2., где – сила поверхностного натяжения, действующая на элемент контура. Модуль полной силы

(1)

где и – длины двух контуров (окружностей), ограничивающих поверхность жидкости. Так как , , где и – внешний и внутренний диаметры кольца, то из (1) получаем (2)

Порядок выполнения работы.

1. Штангенциркулем измерить наружный и внутренний диаметры кольца в пяти местах. Данные занести в таблицу 1.

2. Подвесить кольцо к пружине.

3. Определить по шкале положение верхней части чашки 2 над кольцом в ненагруженном состоянии (F=0). Смотреть на шкалу нужно так, чтобы передний верх чашки совпал с задним. Об этом не следует забывать до конца эксперимента.

4. Взять одну гирьку (цифры на каждой гирьке указаны в миллиграммах), поместить в центр чашки 2 и определить по шкале положение ее верхнего края.

5. Увеличивая нагрузку F (последовательно добавляя по одной гирьке, не забывайте подсчитывать общую сумму нагрузки в миллиграммах), определять по шкале положение верхнего края чашки 2. Данные измерений занести в табл. 2.

6. Снять все гирьки с чашки.

7. Поднимать сосуд 4 с водой до тех пор, пока поверхность воды не коснется нижнего края кольца. Следить за тем, чтобы этот край только смачивался, но не опускался вглубь воды. Затем, медленно и равномерно опуская сосуд, уловить равновесие (система находится в покое) перед отрывом кольца и заметить по шкале положение верхнего края чашки. Измерения проделать не менее 5 раз и найти среднее арифметическое значение . Данные занести в таблицу 1.

Рис.3

8. Осторожно снять кольцо с пружины и положить на установку.

9. Построить график градуировки пружины , принимая за начало координат значение . Вид графика представлен на рис.3.

10. Зная растяжение пружины под действием силы поверхностного натяжения, по построенному графику определить ее значение в миллиграммах, а затем перевести в Ньютоны.

11. Вычислить в СИ коэффициент поверхностного натяжения воды .

Таблица 1

Номер опыта	D1, м	D2, м
..
Среднее значение

Таблица 2

F
FH,H =			, Н/м =