double arrow

МЕТОД СЧЕТА КАПЕЛЬ. 1. Промыть бюретку, колодезной водой


1. Промыть бюретку, колодезной водой.

2. Взвесить сухой чистый стаканчик (Р0).

3. Налить в бюретку дистиллированной воды.

4. Взвесить стаканчик со 100 каплями дистиллированной воды (Р1).

5. Повторить измерения 3 раза, слить дистиллированную воду в сосуд, предназначенной для нее.

6. Аналогичный опт повторить с исследуемыми растворами, определяя 3 раза для каждого опыта вес 100 капель со стаканчиком (Р2,).

7. Вычислить коэффициент поверхностного напряжения по формуле:

8. Заполнить таблицу №2, вычислить погрешность.

9. По окончании работы промыть бюретку и стаканчик колодезной водой.

Таблица №2.

№ опыта Р0 Р1 Р2 σ f %
Раствор 1     Раствор 2     Раствор 3       0,073 Н/м        
                   

ОПИСАНИЕ К РАБОТЕ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ.

Жидкое состояние вещества характеризуется значительно меньшим расстоянием между молекулами, чем в газе, более значительными силами притяжения и весьма значительным силами отталкивания между молекулами. Жидкость сохраняет объем, но не сохраняет формы. Жидкое состояние является промежуточным между газообразным и твердым, и имеет черты, общие как с тем, так и с другим. Жидкость характеризуется упорядоченным расположением молекул в небольших объемах (так называемый ближний порядок). Молекулы ближайшие к данной, располагаются относительно нее симметрично в известном порядке, однако по мере удаления от нее, взаимное расположение молекул меняется. Таким образом, дальний порядок расположения, характерный для твердых (кристаллических) тел, у жидкостей не сохраняется. Для жидкостей характерны свойства, связанные с ее молекулярным строением: относительная несжимаемость, внутреннее давление, текучесть, внутренние трение (вязкость) и так называемые, поверхностные явления: поверхностное натяжение, смачиваемость и капиллярность. Рассмотрим причины поверхностного натяжения. Для этого сравним силы, действующие со стороны окружающих молекул на молекулу «В», находящуюся в глубине, и на молекуле «А» на поверхности жидкости (рис.1). На каждую из них действуют силы притяжения со стороны окружающих молекул, центр которых находится в пределах сферы с радиусом равным нескольким эффективным диаметрам молекулы. На молекул «В» эти силы действуют равномерно со всех сторон и взаимно уравновешиваются, на молекулу «А», находящую на свободной поверхности, или на глубине, меньшей радиуса действия молекулярных сил, силы притяжения со стороны окружающих молекул жидкости действуют значительно сильнее, чем со стороны пара жидкости или газа, с которым жидкость граничит (сверху). На молекулу «А» действуют силы со стороны каждой из молекул жидкости (силами, действующими на нее со стороны каждой из молекул пара можно пренебречь). Каждую из этих сил можно разложить на две составляющие, направленные одна вдоль (касательно) поверхности жидкости, другая ей перпендикулярная (рис.2). Складываясь между собой, составляющие перпендикулярные поверхности, дают силу (Fн), направленную вглубь жидкости, а касательные составляющие образуют равные и противоположные силы (Fк), направленные вдоль поверхности. Силы всех молекул поверхностного слоя, складываясь, оказывают на жидкость давление, которое вызывает сближение нижележащих молекул и уравновешиваются силами их отталкивания. Это давление называется внутренним (или молекулярным) давлением жидкости. Внутреннее давление жидкости по природе аналогично добавленному давлению: в реальных газах, обусловливающих поправку в уравнении Ван-дер-Ваальса.

В соответствии с порядком величины молекулярных сил они составляют десятки тысяч атмосфер.

Молекулярное давление не действует на тело, погруженное в жидкость, т.к. оно обусловлено силами, действующими только между молекулами самой жидкости. Однако в связи с его наличием действие на жидкость давления, создаваемого внешними силами значительно меньшими, по величине, почти не вызывает ее дополнительного сжатия. Силы (Fк), взаимно уравновешиваясь по отношению к каждой молекуле, в то же время связывают их между собой дополнительными силами притяжения, подобно тому как имеет место между молекулами в растянутой упругой пленке. Суммарное действие этих сил называют поверхностным натяжением жидкости. Поверхностное натяжение характеризуют силой (Fн), приложенной к контуру, ограничивающему поверхность жидкости. Эта сила в каждой точке контур направлена касательно к поверхности и перпендикулярна к линии ее контура так, что стремится сократить свободную поверхность жидкости. Эта сила для смачиваемых жидкостей (которыми не ограничиваем наше рассмотрение) уравновешивается равной ей по величине и противоположной по направлений силой (Fк) сцепления молекул жидкости и вещества стенок сосуда, ограничивающих свободную поверхность жидкости. Поверхностное натяжение можно показать в опыте с мыльной пленкой. На проволочной рамке АВСД (рис.3.) с легко подвижной перекладиной (L) образована пленка из мыльного раствора в воде. Пленка, сокращаясь, тянет перекладину вверх, и чтобы удержать ее на месте, на ней надо подвесить грузик (Р). Сила его тяжести уравновешивает силу поверхностного натяжения двух слоев молекул (по обе стороны пленки), действующую на длине (L) перекладины. Для характеристики свойств жидкости вводят величину, называемую коэффициентом поверхностного натяжения жидкости, которая численно равна силе поверхностного натяжения (F) приходящейся на единицу длины (L) контура, ограничивающего поверхность жидкости:

Для того, чтобы переместить молекулу из глубины жидкости в поверхностный слой и тем самым увеличить площадь поверхности жидкости, надо совершить работу против равнодействующей молекулярных сил, направленных вглубь жидкости. Эта работа идет на увеличение потенциальной энергии молекулы. Следовательно, молекулы поверхностного слоя жидкости имеют дополнительную внутреннюю энергию, называемую поверхностной энергией.

Установим соотношение поверхностной энергии ( ) с коэффициентом поверхностного натяжения жидкости. Для того, чтобы в опыте на рис.3. увеличить площадь поверхности пленки, надо совершить работу ( ) против действия силы (F) поверхностного натяжения, равную (для поверхности с одной стороны пленки), ( ), где ( ) есть увеличение поверхности пленки. Следовательно ( ) эта работа вызывает приращение поверхностной энергии ( ) пленки:

,

, т.е. коэффициент поверхностного натяжения равняется поверхностной энергии жидкости на ед. поверхности.


Сейчас читают про: