 |
|
Методика выполнения работы
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ СПИРТА
МЕТОДОМ ОТРЫВА КАПЛИ
Приборы и оборудование: 1. Установка для определения поверхностного натяжения методом отрыва капли.
2. Спирт .
3. Вода.
4. Термометр.
Если предоставить возможность жидкости медленно вытекать из нижнего конца узкой трубочки, расположенной вертикально, то отрываются капли примерно одинаковой массы.
Капли отрываются в тот момент , когда увеличивающаяся сила тяжести , действующая на “растущую” каплю, становится равной силе поверхностного натяжения по контуру шейки капли:
mg = 2prs (2).
Отсюда получаем искомую формулу для поверхностного натяжения:
mg
s = ----------,
2pr
где r - радиус шейки отрывающейся капли.
Так как радиус шейки капли трудно определить с достаточной степенью точности, то пользоваться формулой (2) нельзя и поэтому применяют метод сравнения: проделывают опыт с жидкостью, поверхностное натяжение которой известно и выражают искомое (неизвестное) поверхностное натяжение (спирта) через известное (воды)
Прибор для определения поверхностного натяжения жидкости называют сталогмометром (рис.7). Он представляет собой стеклянную трубку с оцифрованной шкалой, заканчивающуюся изогнутым капилляром с плотно притертым краном. Сталогмометр укрепляют на штативе.
Если сначала налить одну жидкость и добиться, регулируя краном скорость образования капель так , чтобы они успевали медленно “вырасти”, то массу одной капли можно найти, разделив число капель,
образовавшихся из объема V1 на число капель n1. Проделав аналогично с другой жидкостью, при известных плотностях жидкостей r1 и r2, на основании формулы (2) можно написать:
для воды: r1(V1/ n1)g = 2prs1
и для спирта: r2(V2/ n2)g = 2prs2.
Из этих двух формул получим расчетную формулу для поверхностного натяжения спирта:
r2n1s1
s2 = ---------------- (3).
r1n2
Методика выполнения работы
1. Наливают в сталогмометр, допустим воду, выше некоторого оцифрованного деления.
2. Краном регулируют скорость образования капель так, чтобы они могли “вырастать”.
3. В тот момент, когда уровень жидкости проходит мимо некоторого оцифрованного деления шкалы, начинают отсчет вытекающих капель и заканчивают его, когда уровень жидкости проходит мимо какого-либо другого оцифрованного деления.
4. Повторяют п.3 не менее четырех раз.
5. Промывают сталогмометр (если это необходимо).
6. Повторяют то же самое с исследуемой жидкостью, определяя число капель n2 в таком же объеме.
7. Плотности воды и исследуемой жидкости при данной температуре берут из таблиц.
8. По формуле (3) вычисляют поверхностное натяжение исследуемой жидкости.
9. Полученное значение (при температуре опыта) сравнивают с табличным.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1. Определение поверхностного натяжения спирта методом отрыва капли (s2).
r2n1s1
s2 = ---------------- ,
r1n2
где r2- плотность спирта,
n1 - число капель воды в объеме V,
s1 - поверхностное натяжение воды,
r2- плотность воды,
n2 - число капель спирта в объеме V.
| N п/п | n1 | Dn1 | n2 | Dn2 | s2, H/м | Ds2,H/м | D(s2/s2 )·100% |
| ср |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Что называется поверхностным натяжением, в каких единицах оно измеряется?
2. Как зависит поверхностное натяжение от температуры и других факторов?
3. Почему при критической температуре данной жидкости поверхностное натяжение обращается в нуль?
4. Что такое поверхностный слой жидкости и каковы его основные свойства?
5. Что такое свободная энергия поверхностного слоя жидкости?
6. В чем состоит физический смысл поверхностного натяжения?
7. Выведите формулу (3 ). На чем основан метод сравнения?