Лабораторная работа. Определение коэффициента

Определение коэффициента

поверхностного натяжения жидкости

Цель работы: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.

Методика эксперимента

Для проведения эксперимента используется стеклянная бюретка Б, закрепленная в вертикальном положении на штативе (рис. 4.3). При открытии крана К жидкость медленно накапливается в виде капли на конце бюретки. Капля имеет шейку приблизительно цилиндрической формы. По мере увеличения капли под действием силы тяжести поверхность шейки капли увеличивается. В момент отрыва капли сила тяжести уравновешивается силой поверхностного натяжения F_l, действующей по контуру, ограничивающему поперечное сечение шейки диаметра d (рис. 4.4).

, (4.1)
где m – масса капли.

Сила поверхностного натяжения вычисляется по формуле: , (4.2)
где a - коэффициент поверхностного натяжения; l – длина контура (окружности), ограничивающего поперечное сечение шейки; d – диаметр шейки капли.

Подставляя (2) в (1) получим:

. (4.3)

Массу капли можно определить, измерив объём V некоторого количества n капель

,
где r – плотность жидкости.

Подставляя (3) в последнее выражение, получим расчетную формулу:

. (4.4)

Порядок выполнения работы

1. Налить в бюретку воду. Снять со шкалы бюретки показание V ₁, соответствующее объему налитой жидкости.

2. Открыть кран бюретки так, чтобы образующиеся капли можно было спокойно считать. Отсчитав n = 100 капель, кран закрыть.

3. Снять со шкалы бюретки показание V ₂ - объем оставшейся жидкости.

4. Открыть кран бюретки так, чтобы капли образовывались очень медленно. Измерительным микроскопом измерить диаметр d шейки капли в момент отрыва. Повторить три раза.

5. Все измерения занести в таблицу 4.1.

Таблица4.1

V 1, см3	V 2, см3	n	d, мм	, мм	параметры, постоянные		e	Da
					r = 103 кг/м3 g = 9, 81 м/с2

 

Обработка результатов измерений

1. Вычислить объем n = 100 капель жидкости по формуле:

V = V ₁ - V ₂.

2. Рассчитать среднее значение диаметра .

3. По формуле (4.4) вычислить коэффициент поверхностного натяжения воды, используя среднее значение и данные таблицы 4.1, выраженные в единицах СИ.

4. Определить относительную погрешность определения коэффициента поверхностного натяжения a по формуле:
.

5. Вычислить абсолютную погрешность определения коэффициента поверхностного натяжения a по формуле .

6. Записать результат обработки экспериментальных данных: ед. изм.

7. Сравнить полученное значение коэффициента поверхностного натяжения с табличным. Сделать вывод по проделанной работе.

Контрольные вопросы

5. Объясните природу сил поверхностного натяжения.

6. Дайте определение коэффициента поверхностного натяжения.

7. В каких единицах измеряется коэффициент поверхностного натяжения?

8. Объясните зависимость коэффициента поверхностного натяжения жидкости от температуры.