Определение поверхностного натяжения жидкости

Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды.

Краткое теоретическое обоснование

Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости.

Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости, стремясь уменьшить потенциальную энергию, сокращается. При этом совершается

работа А.

А =s×DS, где s - коэффициент пропорциональности (выражается в Дж/м² или Н/м), называемый поверхностным натяжением:

s = , или s = .

Поверхностное натяжение можно определить различными путями.

Метод отрыва капель

 

Опыт осуществляют с бюреткой, в которой находится исследуемая жидкость. Открывают кран бюретки так, чтобы из бюретки медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли сила тяжести ёё Р = m_к g равна силе поверхностного натяжения, граница поверхности – окружность шейки капли. Следовательно,

F = m_{к ×}×g; = p×d _{ш к} ; s =

Опыт показывает, что d _{ш к}= 0,9d _{т р} , где d _{т р}- диаметр канала узкого конца бюретки.

Оборудование:1)бюретка с краном; 2)весы учебные с разновесом; 3)сосуд с водой; 4)сосуд для сбора капель;5)штангенциркуль.

Порядок выполнения работы

 

1.Измерить диаметр канала узкого конца бюретки с помощью штангенциркуля..

2.Определить массу пустого сосуда для сбора капель, взвесив его.

3. Плавно открывая кран, добиться медленного отрывания капель (капли должны падать друг за другом через 1-2 с).

4.Под бюретку с отрегулированными каплями подставить взвешенный сосуд и отсчитать 100 капель.

5.Измерив массу сосуда с каплями, определить массу капель.

6.Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

7.Вычислить поверхностное натяжение по формуле: s =

8.Опыт повторить с другим количеством капель

9.Найти среднее значение s_ср; сравнить полученный результат с табличным значением поверхностного натяжения с учетом температуры.

10.Определить относительную погрешность.

 

 

Таблица 1- Результаты измерений и расчетов при определении коэффициента

поверхностного натяжения жидкости

 

Масса	Число капель	Диаметр	Поверхностное натяжение s, Н/м	Среднее значение поверхностного натяжения sс р, Н/м	Табличное значение поверхностного натяжения sтабл , Н/м	Относительная погрешность d, %
пустого сосуда m1, кг	сосуда с каплями m 2, кг	капель m, кг	Канала бюретки dтр, м	Шейки капли dшк, м

 

Контрольные вопросы

 

1.Почему поверхностное натяжение зависит от вида жидкости?

2.Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры?

3.В двух одинаковых пробирках находится одинаковое количество капель

воды. В одной вода чистая, а в другой – с прибавкой мыла. Одинаковы ли объемы отмеренных капель? Ответ обоснуйте.

4. Изменится ли результат вычисления поверхностного натяжения, если опыт проводить в другом месте Земли?

5.Изменится ли результат вычисления, если диаметр канала трубки будет меньше?

6.Почему в данной работе: а) рекомендуется проводить измерения для возможно большего числа капель? б) следует добиваться медленного падения капель?