Embedded Files
1) Робота
2) Задачі
3) Запитання
1) Тема:Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини.
Мета:навчитися визначати поверхневий натяг рідини методом відривання крапель і піднімання рідини в капілярі.
Обладнання:терези лабораторні з набором тягарців, штангенциркуль; клин вимірювальний; лінійказ міліметровими поділками; колба з водою; склянка низька; лійка конусоподібна з короткою шийкою; трубка гумова з краном і скляним наконечником діаметром
1,5-3 мм; штатив для фронтальних робіт, капілярна трубка, посудина з підфарбованою водою.
Теоретичні відомості
Коефіцієнт поверхневого натягу (КПН) рідини чисельно рівний відношенню модуля сили поверхневого натягу F, що діє на межу поверхневого шару рідини, до довжини цієї межі L/
У даній роботі КПН води потрібно визначити двома способами: способом відривання крапель і за підніманням рідини у капілярі.
Для вимірювання КПН першим способом використовують установку, зображену на малюнку. У лапці штатива закріплюють лійку (1), на шийку якої надіто гумову трубку з краном (2) і скляним наконечником (3). У лійку наливають досліджувану рідину (воду) і краном регулюють її витікання так, щоб вода окремими краплями падала у підставлену склянку.
У момент відривання краплі від трубки на неї діють дві рівні за величиною, але протилежні за напрямом сили: сила поверхневого натягу FН= sL (де L=2pR = pD – довжина межі між скляною трубкою та краплею, Rі D–відповідно внутрішній радіус та діаметр трубки) та сила тяжіння FТЯЖ=mg (де m–маса краплі):
FН=FТЯЖ; spD= mg.
Зрозуміло, що масу однієї краплі з достатньою точністю безпосереднім зважуванням знайти неможливо, тому для визначення mвизначають масу Mдеякої кількості крапель N: m = M / N.
Остаточна формула для визначення КПН води виглядатиме так:
σ =Mg/πDN.
При вимірюванні КПН другим способом у досліджувану рідину занурюють вузьку капілярну трубку і вимірюють висоту підіймання рідини у трубці (звісно, рідина повинна змочувати матеріал трубки).
Рідина у капілярі підніматиметься силою поверхневого натягу FН = spDдо тих пір, поки сила тяжіння піднятого стовпа рідини FТЯЖ= mg = grV = grSh = grhpD²/4 (r - густина рідини, h – висота піднятої рідини, g–прискорення вільного падіння) не зрівняється з силою поверхневого натягу:
FТЯЖ=FН , spD = grhpD²/4, звідки σ=ρghD/4
.
Хід роботи
Дослід 1. Вимірювання поверхневого натягу води способом відривання крапель
1.Складіть установку так, як зображено на малюнку.
2.За допомогою вимірювального клина і штангенциркуля виміряйте внутрішній діаметр Dскляної трубки-наконечника. На терезах виміряйте масу порожньої склянки m1з точністю до 10мг. Результати вимірювань запишіть у таблицю:
3. Закрийте кран і налийте в лійку чисту воду. Підставте під трубку колбу з водою і, поступово відкриваючи кран, добийтесь, щоб вода з трубки капала окремими краплями з частотою 30 - 40 крапель на хвилину. У цьому разі можна вважати, що краплі відриваються тільки під дією сили тяжіння.
Після цього швидко заберіть з-під трубки колбу з водою, замінивши її пустою склянкою, яку ви попередньо зважили. Одразу ж почніть відлік кількості крапель, які капають у склянку (це краще робити одночасно кільком учням, щоб випадково не збитись з рахунку). Відрахувавши 80-100 крапель, заберіть склянку з-під трубки і закрийте кран. Запишіть кількість крапель Nу таблицю.
4. Вдруге зважте склянку з краплями на терезах, визначивши її масу m2. Визначте масу всіх крапель води, що попали в чашку: M = m2–m1. Отримані дані занесіть у таблицю.
5. За формулою обчисліть КПН води.
6. Виконайте аналіз похибок, допущених при виконанні досліду.
Обчисліть відносну і абсолютну похибки вимірювань за формулами:
відносна похибка визначення КПН , де
△D =△DІНС + △DВИМ – абсолютна похибка вимірювання штангенциркулем
△DІНС=0,05 мм - інструментальна похибка штангенциркуля
△DВИМ= 0,1 : 2 = 0,05 мм - похибка при вимірюванні штангенциркулем, рівна половині ціни поділки динамометра (оскільки вимірювання було лише одне, то в разі, якщо при вимірюванні мітки на шкалі штангенциркуля співпали ідеально точно, похибку вимірювання можна прийняти рівною 0)
△М =△МІНС + △МВИМ – абсолютна похибка вимірювання на терезах
∆МІНС= 200 мг – інструментальна похибка шкільних терезів,
∆МВИМ – похибка вимірювання на терезах, рівна сумі похибок важків, які використовувались при визначенні маси кульки; похибки важків для шкільних терезів можна знайти з таблиці:
абсолютна похибка визначення КПН води
значення КПН води з врахуванням похибок
2) Задачі.
№16. В капілярній трубці, радіус якої 0,5мм, рідина піднялася на висоту 11мм. Визначте густину цієї рідини, якщо коефіцієнт поверхневого натягу рівний 0,022Н/м.
№17. Парціальний тиск водяної пари в повітрі при температурі 19ºС дорівнює 1,1кПа. Визначте відносну вологість повітря. Тиск насиченої пари 2,20кПа.
№18. Визначте коефіцієнт поверхневого натягу рідини, якщо сила величиною 0,058Н діє на ділянці завдовжки 2м.
№19. Визначте діаметр пор в папері, якщо вода підіймається в них на висоту 30см. Коефіцієнт поверхневого натягу води 7·10-2Н/м. Густина води 1000кг/м3.
№20. Яка сила поверхневого натягу діє на воду, яка перебуває в трубці діаметром 2мм? Густина води 1000кг/м3.
Page updated
Google Sites
Report abuse