Порядок виконання роботи

1. Записати вихідні дані експерименту: зовнішній діаметр D і товщину кільця d (зазначені в паспорті установки), кімнатну температуру.

2. Поворотним столиком 5 підвести посудину з дистильованою водою під кільце.

3. За допомогою гвинта 3 опустити кільце до його дотику з поверхнею рідини. Обережно піднімаючи кільце вгору, зафіксувати за шкалою 4 покази динамометра в момент відривання кільця. Дослід повторити п’ять разів.

4. Обертаючи столик 5, встановити під кільце посудину з іншою рідиною. Повторити експеримент згідно з п. 3.

5. Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю:

Номер за пор.	F, н	D F, н	(D F)², н²	a, н / м	D a, н / м

...

C.з.

6. Абсолютну похибку D a обчислити за формулою

7. Записати кінцевий результат у вигляді

a = (` a ± D `a), Е_a =...%.

Контрольні запитання

1. Поясніть, чим зумовлена мала стисливість рідини.

2. Що таке поверхнева енергія? Чому вона виникає?

3. Вкажіть напрям вектора сили поверхневого натягу.

4. Запишіть формулу додаткового тиску під викривленою поверхнею рідини. Чому він може мати знак ±?

5. Поясніть причини змочування поверхні твердого тіла рідиною.

6. Що таке крайовий кут? У яких межах він може змінюватись?

7. Які речовини називають поверхнево-активними? Як вони впливають на коефіцієнт поверхневого натягу рідини?

8. Як змінюється коефіцієнт поверхневого натягу рідини зі зміною температури?

Лабораторна робота № 206. ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ КОЕФІЦІЄНТА ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИНИ ВІД ТЕМПЕРАТУРИ МЕТОДОМ МАКСИМАЛЬНОГО ТИСКУ В БУЛЬБАШЦІ

Завдання: визначити сталу приладу і значення коефіцієнта поверхне-вого натягу води за різних температур в інтервалі 20–80°С і побудувати графік залежності a = f (t °С).

Приладдя: установка для визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини методом максимального тиску в бульбашці, термометр.

Теоретичний матеріал, який необхідно засвоїти під час підготовки до виконання роботи: молекулярно-кінетичні особливості рідин, поверхневий молекулярний тиск, сили поверхневого натягу, формула Лапласа, темпера-турна залежність поверхневого натягу рідин.

Література:

1) § 19.3–19.5, с. 373–380;

2) § 21.4–21.7, c. 122–130;

3) § 61–63, с. 191–202;

4) § 60, с. 103; § 66–69, с. 111–116.

Опис установки. Схема установки, яку використовують у цій роботі, зобра-жена на рис. 7. Вона складається з термостата 1, в якому є нагрівальний елемент 2 і посудина з досліджуваною рідиною 3. Скляна трубка 4 із капіляром на кінці дотикається до поверхні рідини і з’єднана з водяним манометром 5 та буферною посудиною 6. Тиск повітря в буферній посудині можна змінювати за допомогою вентиля 7 мікрокомпресора 8. Термометр 9 призначений для вимірювання температури досліджуваної рідини.

Ідея роботи та виведення робочої формули. Утворення бульбашки на кінці капіляра можливе тоді, коли надлишковий тиск у системі дорівнюватиме додатковому тиску в бульбашці, зумовленому поверхневим натягом рідини. Надлишковий тиск повітря в системі можна обчислити за показами манометра

P=rgh, (1)

де r – густина рідини в манометрі; g – прискорення вільного падіння; h – різниця рівнів рідини в колінах манометра в момент появи бульбашки.

З іншого боку, надлишковий тиск всередині бульбашки, згідно з формулою Лапласа, пропорційний до коефіцієнта поверхневого натягу рідини a:

P=ka, (2)

де a – коефіцієнт поверхневого натягу рідини; k – коефіцієнт пропорційності.

Прирівняємо (1) і (2), отримаємо ka = rgh, звідки

a = rgh/k. (3)

Коефіцієнт k не залежить від температури, тому його можна визначити як сталу приладу, знаючи коефіцієнт поверхневого натягу a₀ та покази манометра h ₀для кімнатної температури:

k = rgh ₀ /a ₀. (4)

Тоді з формул (3) і (4) випливає, що

, (5)