Цель работы: определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва кольца. Краткая теория
жүктеу/скачать 0.69 Mb.
|
1 2
1 Изучение явления поверхностного натяжения- Бұл бет үшін навигация:
- Краткая теория
|
2.08. Изучение явления поверхностного натяжения Установка моделирует лабораторную работу «Изучение явления поверхностного натяжения». Цель работы: определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва кольца. Краткая теория Важнейший признак всякой жидкости – сyществование свободной поверхности. Молекулы поверхностного слоя жидкости, имеющего толщину порядка 10 ‑ 7 см, находятся в ином состоянии, чем молекулы в толще жидкости. Поверхностный слой оказывает на жидкость давление, называемое молекулярным. Молекулярное давление направлено внутрь жидкости, перпендикулярно к свободной поверхности. Силы поверхностного натяжения в любой точке поверхности направлены по касательной к ней и по нормали к любому элементу линии, мысленно проведенной на поверхности жидкости. Коэффициент поверхностного натяжения численно равен силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины линии, разделяющей поверхность на части: . (8.1) С другой стороны, коэффициент поверхностного натяжения можно определить как величину, численно равную свободной энергии единицы площади поверхности жидкости. Под свободной энергией понимают ту часть энергии системы, за счет которой может быть получена работа при изотермическом процессе по увеличению площади поверхности жидкости. В системе СИ коэффициент поверхностного натяжения измеряется в Н/м. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от природы жидкости. Для каждой жидкости он является функцией температуры и зависит также от того, какая среда находится над свободной поверхностью жидкости. Следствием силы поверхностного натяжения, действующей на единицу площади поверхностного слоя, является молекулярное давление. Его, как и силу поверхностного натяжения, нельзя непосредственно измерить на опыте. Это связано с тем, что оно всегда направлено внутрь жидкости, нормально к ее поверхности. Существует несколько методов косвенного измерения поверхностного натяжения. Один из них – метод отрыва кольца. Коэффициент поверхностного натяжения можно определить путем измерения силы, которую нужно приложить перпендикулярно к поверхности жидкости для отрыва различных твердых тел от этой поверхности. Так как отрываемое тело смачивается жидкостью, то вместе с ним поднимается некоторое количество жидкости, т.е. свободная поверхность жидкости будет увеличиваться. Вследствие стремления этой поверхности сократиться, возникает сила поверхностного натяжения. Если сила, действующая на тело, равна по величине силе поверхностного натяжения, то тело оторвется. Одним из способов измерения коэффициента является метод отрыва кольца. Кольцо, изготовленное из материала, хорошо смачиваемого жидкостью, приводится в соприкосновение с её поверхностью. Рассмотрим кольцо с внешним диаметром и внутренним диаметром , касающееся поверхности жидкости. Толщина кольца . При поднятии кольца с поверхности происходит разрыв поверхности жидкости по кромкам кольца. Длина границы перед отрывом кольца, по которой происходит разрыв поверхности, составляет . (8.2) Измерить силу F, необходимую для отрыва кольца, можно по формуле , (8.3) где – среднее удлинение пружины в момент отрыва кольца. Принципиальная схема установки для определения коэффициента поверхностного натяжения изображена на рис. 8.1. Рис. 8.1. Схема установки К пружине подвешивается металлическое кольцо. Перед началом каждого опыта кольцо протирают и просушивают. Вращением винта опускаем кольцо до соприкосновения с поверхностью жидкости, при этом нужно следить, чтобы жидкости не касался столик для разновесов, вписанный в кольцо. жүктеу/скачать 0.69 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2