Порядок выполнения работы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ МЕТОДОМ ОТРЫВА КАПЕЛЬ.

Составитель:

ВеличкоТ.И.

Тюмень 2003г.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ МЕТОДОМ ОТРЫВА КАПЕЛЬ.

Цель работы: Определение коэффициента

поверхностного натяжения

жидкостей.

Приборы и принадлежности: Бюретка, закрепленная в

штативе, исследуемые

жидкости, мерный стакан.

Основные понятия.

Молекулы поверхностного слоя жидкости испытывают силы взаимного притяжения со стороны молекул, находящихся внутри жидкости и на ее поверхности. Слагающие этих сил, направленные внутрь жидкости, создают внутреннее молекулярное давление, а слагающие, направленные вдоль поверхности, создаю поверхностное натяжение.

Выделим на поверхности жидкости (рис. 1) линию MN=l. К каждому элементу этой линии приложены равные и противоположно направленные силы F. Сила, действующая на всю длину линии, с каждой ее стороны равна F=σℓ, где σ – коэффициент поверхностного натяжения численно равен силе, действующей на единицу длины

Рис. 1

длины произвольной линии на поверхности жидкости в СИ σ измеряется в Н/м.

Методика эксперимента.

Представим, что жидкость медленно накапливается на конце вертикально поставленной трубки и при достижении некоторого количества отрывается в виде капли. Непосредственно перед отрывом капля висит на шейке, форму которой можно приблизительно считать цилиндрической. Сила тяжести капли Р уравновешивается силами поверхностного натяжения, действующими по контуру, ограничивающему поперечное сечение шейки . Результирующую этих сил (рис. 2) можно представить в виде:

Рис.2

F=πdσ, где d – диаметр шейки. При возрастании длины шейки на Δℓ, сила тяжести совершает работу:

ΔA = πdσΔℓ = σΔS,

где πdΔℓ = ΔS – приращение поверхности капли. Поэтому

σ = ΔA/ΔS и σ = ΔA при ΔS = 1.

Следовательно, коэффициент поверхностного натяжения σ численно равен работе, которую нужно затратить для увеличения поверхности жидкости на единицу площади. Поэтому σ можно выразить и в Дж м² (СИ). Очевидно, что в момент отрыва сила поверхностного натяжения на шейке капли, направленная вертикально вверх, как раз равна весу капли (рис.2) P = F. Если диаметр шейки капли d, тоP = πdσ. Отсюда

σ = P/πd (1)

Таким образом, определение коэффициента поверхностного натяжения водится к определению веса капли и диаметра шейки в момент ее отрыва. Вес капли определяется по объему V и плотности жидкости ρ

P= ρgV/n (2)

Где n – число капель в данном объеме. Подставим (2) в (1), получим расчетную формулу

σ = ρgV/nπd (3)

Порядок выполнения работы.

1) Наполнить шприц исследуемой жидкостью.

2) Накапать в чашечку 1мл жидкости, подсчитав при этом количество капель.

3) Измерение провести 3-5 раз.

4) Полученные данные занести в таблицу.

5) Рассчитать σ, учитывая что диаметр капилляра d=(2,6+0,1) мм

6) Рассчитать погрешности измерений.

Схема экспериментальной установки приведена на рис. 3.

№	V, м³	ΔV, м³	n	σ, Н/м	Δσ, Н/м

Контрольные вопросы

Как возникают силы поверхностного натяжения?

Что называется коэффициентом поверхностного натяжения?

Единицы измерения коэффициента поверхностного натяжения.

От чего зависит коэффициент поверхностного натяжения?

Что такое поверхностно-активные вещества?

Рис.3. Схема экспериментальной установки

F_пов=2πrσ Fтяж=mg=ρg

Список литературы

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1 – М.: Наука. 1970.-510с.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. М. Высш.шк.1998.