Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости по методу открывания кольца

Если металлическое кольцо, подвешенное к пружине, привести  в соприкосновение с поверхностью жидкости, а затем начать поднимать его (или опускать сосуд с жидкостью), то можно видеть, что кольцо как бы прилипает к поверхности и, поднимаясь над жид­костью, поднимает за собой и её поверхность.

Чтобы отделить кольцо от поверхности жидкости, надо прило­жить некоторую силу, которая должна превзойти вес тела и силу поверхностного натяжения, действующую на всю длину контура кольца. Если обозначить вес кольца через  Р, коэффициент поверхностного натяжения через a, угол между боковой поверхностью кольца и плоскостью, касательной к поверхности жидкости (крае­вой угол) через j и натяжение пружины в момент отрыва через F, то уравнение равновесия будет
,                 (1)
где и - внутренний и внешний диаметры кольца.
Если принять, что жидкость абсолютно смачивает материал, из которого сделано кольцо, то есть краевой угол   j =0, то
,
откуда
.                                (2)
Таким образом, для определения a, по методу отрывания  надо измерить величины F-Р,,.

 

Выполнение работы

Прибор для определения коэффициента поверхностного натяжения описанным методом - весы Жолли состоят из спиральной пружины АВ, конец которой А закреплен неподвижно на штативе, а к концу В привешены кольцо и алюминиевая чашечка с указателем, скользящим по шкале и отмечающим растяжение пружины.

Исследуемая жидкость наливается в сосуд, который вместе с полочкой может перемещаться вдоль штатива.
Полочку с жидкостью поднимают до тех пор, пока между нижним краем кольца и поверхностью жидкости не окажется просвет около 0,5 см, и убеждаются в параллельности края кольца поверхности жидкости. Поднимают полочку с сосудом, в который на­лита жидкость, и приводят её в соприкосновение с кольцом. Выждав, пока колебания весов прекратятся, замечают начальное положение кольца D по зеркальной шкале. Затем медленно опускают полоч­ку с сосудом, все время следя за положением кольца. Замеча­ют положение кольца в момент отрыва.

Измерения производят несколько раз и берут среднее значение . На основании закона Гука
.                             (3)
Для определения коэффициента k растягивают пружину весов известным грузом . Заметив положение кольца  D  до того, как груз был положен и, после того, находят, , откуда . Подставляя k в формулу (3), получим разность
.
Диаметры кольца измеряют штангенциркулем. Подставляя значения F-P ,  и  формулу (2), подсчитывают значение a.

Читайте также:

Определение коэффициента внутреннего трения методом Стокса

Определение молекулярного веса легко испаряющейся жидкости

Определение зависимости коэффициента вязкости жидкости от температуры посредством капиллярного вискозиметра

Определение удельной теплоемкости твердых тел методом адиабатического калориметра

Двумерное распределение Максвелла

Вернуться в оглавление: Физика


double arrow
Сейчас читают про: