Порядок выполнения работы

Метод отрыва кольца

 

1. Измерить штангенциркулем внешний диаметр кольца и микрометром его толщину. Измерения провести не менее 5 раз. При окончательных расчетах взять среднее значение  и d.

2. Промыть кольцо и внутреннюю поверхность сосуда (3) спиртом. Дать возможность им просохнуть. Ни в коем случае не прикасаться к кольцу и внутренней поверхности сосуда (3) руками.

3. Наполнить сосуд (3) водой. С помощью подвижного кронштейна (6), добиться того, чтобы нижний обрез кольца коснулся воды всеми краями одновременно.

4. Открыть кран сосуда (3), при этом уровень жидкости будет снижаться, увлекая за собой кольцо. Зафиксировать удлинение пружины, при котором кольцо оторвется от поверхности жидкости.

5. Опыт проделать 5 раз. Результаты измерений занести в таблицу 1.

6. Рассчитать коэффициент поверхностного натяжения и оценить его погрешность измерения.

Таблица 1

 

№		d, м	F, H	, Н/м	,Н/м	, %
1
2
3
4
5

 

Метод отрыва капель

 

1. С помощью весов определить массу  пустого стаканчика.

2. Закрепить (по указанию преподавателя)  полиэтиленовую трубку с известным радиусом.

3. При закрытом кране (2) наполнить сосуд (1) исследуемой жидкостью.

4. Приоткрыть кран настолько, чтобы жидкость вытекала каплями.

5. Подставить взвешенный стаканчик под трубку и отсчитать 50-80 капель (по указанию преподавателя).

6. Взвесить стаканчик с жидкостью и определить массу одной капли: , где – масса стаканчика с жидкостью, n – количество капель в стаканчике.

7. По формуле (4) рассчитать коэффициент поверхностного натяжения жидкости.

8. Проделать опыт еще 4 раза с другим количеством капель n. Оценить погрешность измерения коэффициента поверхностного натяжения. Результаты измерений занести в таблицу 2.

Таблица 2

 

n	m , кг	m, кг	s, Н/м	s, Н/м	, %
1
2
3
4
5

 

Метод измерения максимального избыточного давления

В пузырьках воздуха

 

1. С помощью крана (К) соединить систему с атмосферой. Налить в аспиратор (А) водопроводную воду, а в сосуд (В) исследуемую жидкость с таким расчетом, чтобы нижний конец капилляра слегка касался поверхности жидкости.

2. Установить кран (К) в такое положение, чтобы сосуд (В) соединился с манометром (М) и был отсоединен от атмосферы. Приоткрыть кран (К ) аспиратора настолько, чтобы изменение давления происходило достаточно медленно. Пузырьки воздуха должны отрываться примерно через каждые 10-15 секунд. После установления указанной частоты образования пузырьков можно производить измерения.

3. Измерить   5 раз и рассчитать коэффициент поверхностного натяжения по формуле (14). Оценить погрешность измерения. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 3.

4. С помощью крана (К) соединить систему с атмосферой. Включить нагреватель (П) и нагреть воду в сосуде (В) на . Перевести кран в рабочее положение и измерить . Измерения производить через каждые  до температуры . Рассчитать коэффициент поверхностного натяжения для каждого значения температуры. Результаты измерений занести в таблицу 4.

5. Построить график зависимости коэффициента поверхностного натяжения от температуры.

 

                  Таблица 3                                        Таблица 4

 

№	, м	s, Н/м	s, Н/м	, %		Т, К	, м	s, Н/м
1
2
3
4
5

                           

    Контрольные вопросы

 

1. Какими свойствами обладают молекулы поверхностного слоя жидкости?

2. Сформулировать определения коэффициента поверхностного натяжения.

3. К чему приводит то, что поверхность жидкости обладает избыточной потенциальной энергией?

4. Как направлены силы поверхностного натяжения?

5. В чем заключается опыт Плато?

6. Какие существуют методы определения коэффициента поверхностного натяжения?

7. Получить выражение для определения коэффициента поверхностного натяжения методом капель.

8. Объяснить причины возникновения дополнительного избыточного давления над искривленной поверхностью жидкости. Вывести формулу Лапласа.

9. Показать, что .

 10. Как объяснить температурную зависимость коэффициента поверхностного натяжения?

 

Литература

 

1. Фриш, С.Э. Курс общей физики: учебник: [в 3 т.]. Т. 1. Физические основы механики. Молекулярная физика. Колебания и волны / С.Э. Фриш. – 13-е изд., стер. – Санкт-Петербург [и др.]: Лань, 2009. – 480 с.: ил.

2. Савельев, И.В. Курс общей физики: учебное пособие для вузов [в 3 т.]. Т. 1. Механика. Молекулярная физика / И.В. Савельев. – 10-е изд., стер. – Санкт-Петербург [и др.]: Лань, 2008. – 432 с.: ил.

3. Трофимова, Т.И. Основы физики: учебное пособие: в 5 кн. Кн.2. Молекулярная физика. Термодинамика / Т.И. Трофимова. – Москва: Высшая школа, 2007. – 180 с.: ил.

4. Пронин, Б.В. Физика [Электронный ресурс]: учебник / Б.В. Пронин. – Москва: Издательство РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2012. – 445 с. – Режим доступа:

http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=144822