Метод подъема воды в капиллярах

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒

Капиллярными явлениями называют подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра – капиллярах(см. рис.3). Смачивающие жидкости поднимаются по капиллярам, не смачивающие – опускаются. Подъем жидкости в капилляре продолжается до тех пор, пока сила тяжести действующая на столб жидкости в капилляре, не станет равной по модулю результирующей F_н сил поверхностного натяжения, действующих вдоль границы соприкосновения жидкости с поверхностью капилляра: F_т = F_н, где F_т = mg = ρhπr²g, F_н = σ2πr.Отсюда следует: h=2 / ρrg.

Рис.3

Рис.2

Порядок выполнения работы

Опыт 1

1. Собрать установку и наполнить бюретку водой

2. Измерить диаметр канала узкого конца бюретки.

3. Определить по шкале бюретки начальный объем воды V₁в мл (1мл=10 ^-6 м ³).

4. Поставить под бюретку сосуд, наполнить ее водой и, плавно открывая кран, добиться медленного отрывания капель (капли должны падать друг за другом через1-2с.)

5. Отсчитать 20-40 капель.

6. Определить конечный объем воды в бюретке V₂.

7. Найти объем капель по формуле: V = V₂ – V₁.

8. Масса одной капли будет равна: m_x= .

9. Вычислить коэффициент поверхностного натяжения жидкости по формуле:

σ =

где =10³кг/ м³– плотность воды, d-диаметр бюретки, -ускорение свободного падения.

Опыт 2

1. Опустить в стакан с водой капиллярную трубку.

2. Измерить высоту подъёма воды h в капиллярной трубке над поверхностью воды в стакане(см.рис.3).

3. Измерить диаметр капилляра d, вычислить его радиус r=d/2.

4. Произвести вычисления коэффициента поверхностного натяжения по формуле

hr g/2

5. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.

6. Сравнить результаты с табличным значением коэффициента поверхностного натяжения _табл=0,072 Н/м и определить абсолютную погрешность методом оценки результатов измерений

7. Определить относительную погрешность •100 /

8. Все вычисления подробно записать.

Таблица 1

№	V (м³)		d трубки (м)	d капли (м)	r (м)	(м)	(Н/м)
					----	----
	----	----		----

Контрольные вопросы

Вариант1.

1. Почему поверхностное натяжение зависит от вида жидкости?

2. В двух одинаковых пробирках находится одинаковое количество капель воды. В одной пробирке вода чистая, а в другой - с прибавкой мыла. Одинаковы ли объемы отмеренных капель? Ответ обоснуйте.

3. Изменится ли результат вычисления, если диаметр канала трубки будет меньше?

4. Какую жидкость можно налить в стакан выше краев?

5. Между двумя столбами натянута веревка. Как изменится прогиб веревки, если она намокнет от дождя?

Вариант 2.

1. Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры?

2. Изменится ли результат вычисления поверхностного натяжения, если опыт про водить в другом месте Земли?

3. Почему мокрое платье становится узко?

4. Должны ли смазочные материалы смачивать трущиеся металлы?

5. Изменится ли высота поднятия жидкости в капиллярной трубке, если ее наклонить?

Рекомендуемая литература

1. Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.76-90)

2. Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 121-126)