Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.
Оборудование: сосуд с водой, шприц, сосуд для сбора капель.
Начертили таблицу:
опыта
Масса капель
m, кг
Число капель
n
Диаметр канала шприца
d, м
Поверхност-ное натяжение
σ, Н/м
Среднее значение поверхностного натяжения
Табличное значение поверхност-ного натяжения
Относительная погрешность
δ %
Вычисляем поверхностное натяжение по формуле
Находим среднее значение поверхностного натяжения по формуле:
Определяем относительную погрешность методом оценки результатов измерений.
Вывод: я измерил поверхностное натяжение жидкости (воды), оно получилось равным 0,069 Н/м, что с учетом погрешности 41,76% совпадает с табличным значением.
Ответы на контрольные вопросы.
1. Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?
Поверхностное натяжение зависит от силы притяжения между молекулами. У молекул разных жидкостей силы взаимодействия разные, поэтому поверхностное натяжение разное. Также поверхностное натяжение зависит от наличия примесей в жидкости, потому что, чем сильнее концентрация примесей в жидкости, тем слабее силы сцепления между молекулами жидкости. Следовательно, силы поверхностного натяжения будут действовать слабее.
2. Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры?
Если температура увеличивается, то скорость движения молекул соответственно увеличивается, а силы сцепления между молекулами — уменьшаются. т.е силы поверхностного натяжения зависят от температуры. Чем температура жидкости выше, тем слабее силы поверхностного натяжения.
3. Изменится ли результат вычисления поверхностного натяжения, если опыт проводить в другом месте Земли?
Изменится незначительно, т.к. в формулу входит величина g — ускорения свободного падения. А мы знаем, что в разных точках Земли ускорение свободного падения различно. Реальное ускорение свободного падения на поверхности Земли зависит от широты, времени суток и других факторов. Оно варьирует ся от 9,780 м/с² на экваторе до 9,832 м/с² на полюсах.
4. Изменится ли результат вычисления, если диаметр капель трубки будет меньше?
Изменение диаметра трубки не может приводить к изменению измеряемой величины. Для определения поверхностного натяжения используется формула .
По рисунку видно, что уменьшение диаметра трубки компенсируется уменьшением массы капли, а поверхностное натяжение, естественно, останется тем же.
5. Почему следует добиваться медленного падения капель?
При вытекании жидкости из капиллярной трубки размер капли растет постепенно. Перед отрывом капли образуется шейка, диаметр d которой несколько меньше диаметра d1 капиллярной трубки. По окружности шейки капли действуют силы поверхностного натяжения, направленные вверх и удерживающие каплю. По мере увеличения размера капли растет сила тяжести mg, стремящаяся оторвать ее. В момент отрыва капли сила тяжести равна результирующей силе поверхностного натяжения F = πdσ.
Необходимо, чтобы капли отрывались от трубки самостоятельно, под действием силы тяжести. Если падение капель будет быстрым при дополнительном нажатии на поршень шприца, то в момент отрыва капли сила тяжести не будет равна силе поверхностного натяжения и данный метод даст большую погрешность измерения.
Источник
Лабораторная работа по физике «Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкости»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
Цель работы: экспериментально определить коэффициент поверхностного натяжения методом отрыва капель
Расчёты показывают, что отрыв капли воды от пипетки происходит при выполнении равенства mg=σπd , где m – масса капли, σ – коэффициент поверхностного натяжения воды, d – внутренний диаметр пипетки.
Для повышения точности измеряют массу М нескольких капель:
М=m·n, где n – число капель. Тогда расчётная формула принимает вид σ=
1. С помощью линейки измерьте внутренний диаметр пипетки d.
2. Определите массу пустого стакана с помощью весов M1 (не забудьте, что весы должны быть уравновешены)
3. Накапайте в пустой стакан 100-200 капель воды и с помощью весов (или измерительного цилиндра) определите массу стакана с водой M2.
4. Найдите массу воды M.
5. По приведённой в описании работы формуле вычислите σ.
6. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу, помещённую в тетради для лабораторных работ. Ниже приведены первые две строки этой таблицы.
7. Выполните пункты 3-6 для мыльного раствора.
8. Выполните пункты 3-6 для сахарного сиропа.
Источник
Лабораторная работа 6 ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ВОДЫ МЕТОДАМИ ОТРЫВА КАПЕЛЬ И ПОДНЯТИЯ ЖИДКОСТИ В КАПИЛЛЯРЕ
Лабораторная работа 6
ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ВОДЫ МЕТОДАМИ ОТРЫВА КАПЕЛЬ И ПОДНЯТИЯ ЖИДКОСТИ В КАПИЛЛЯРЕ
Оборудование: весы учебные со штативом; набор гирь; штангенциркуль; игла; линейка измерительная 30 см с миллиметровыми делениями; колба коническая; стакан низкий; воронка конусообразная с коротким стеблем; трубка резиновая с краном и стеклянным наконечником диаметром 3 — 4 мм; штатив для фронтальных работ; вода дистиллированная.
Содержание и метод выполнения работы
Поверхностное натяжение определяется отношением модуля силы поверхностного натяжения F , действующей на границу поверхностного слоя жидкости, к длине этой границы L :
Поверхностное натяжение жидкости σ зависит от природы граничных сред и температуры жидкости.
В данной работе поверхностное натяжение воды необходимо измерить двумя методами: методом отрыва капель и методом поднятия жидкости в капилляре.
Для измерения σ первым методом собирают установку по рисунку 1. В лапке штатива, закрепляют воронку 1, на которую надета резиновая трубка, соединенная с краном 2 и стеклянным наконечником 3. В воронку наливают дистиллированную воду и с помощью крана регулируют ее вытекание так, чтобы вода от дельными каплями падала в подставленный стакан.
В момент отрыва капли модуль силы поверхностного натяже ния F равен модулю силы тяжести F T , действующей на каплю массой m :
Для повышения точности измеряют массу п капель и вычисление ведут по формуле
(3)
где М — масса вылившейся воды, g — модуль ускорения свобод ного падения, n — число капель воды, D — внутренний диаметр стеклянной трубки-наконечника.
Порядок выполнения работы
1) Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
Источник
Лабораторная работа «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ»
Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.
Оборудование: сосуд с водой, узкая трубка, сосуд для сбора капель, весы.
Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости
Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости стремится уменьшить потенциальную энергию и сокращается. При этом совершается работа А:
где σ — коэффициент поверхностного натяжения. Единицы измерения Дж/м 2 или Н/м
или
где F – сила поверхностного натяжения, l – длина границы поверхностного слоя жидкости.
Поверхностное натяжение можно определять различными методами. В лабораторной работе используется метод отрыва капель .
Опыт осуществляют со шприцом, в котором находится исследуемая жидкость. Нажимают на поршень шприца так, чтобы из отверстия узкого конца шприца медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли сила тяжести Fтяж=mкапли·g равна силе поверхностного натяжения F , граница свободной поверхности – окружность капли
Опыт показывает, что dкапли=0,9d , где d – диаметр канала узкого конца шприца.
Массу капли можно найти, посчитав количество капель n и зная массу всех капель m.
Масса капель m будет равна массе жидкости в шприце. Зная объем жидкости в шприце V и плотность жидкости ρ можно найти массу m=ρ·V
Источник
Лабораторная работа на тему «Поверхностное натяжение жидкости»
Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.
Оборудование: сосуд с водой, шприц, сосуд для сбора капель.
Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости
Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости стремится уменьшить потенциальную энергию и сокращается. При этом совершается работа А:
где σ — коэффициент поверхностного натяжения. Единицы измерения Дж/м 2 или Н/м
или
где F – сила поверхностного натяжения, l – длина границы поверхностного слоя жидкости.
Поверхностное натяжение можно определять различными методами. В лабораторной работе используется метод отрыва капель .
Опыт осуществляют со шприцом, в котором находится исследуемая жидкость. Нажимают на поршень шприца так, чтобы из отверстия узкого конца шприца медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли сила тяжести Fтяж=mкапли·g равна силе поверхностного натяжения F , граница свободной поверхности – окружность капли
Опыт показывает, что dкапли=0,9d , где d – диаметр канала узкого конца шприца.
Массу капли можно найти, посчитав количество капель n и зная массу всех капель m.
Масса капель m будет равна массе жидкости в шприце. Зная объем жидкости в шприце V и плотность жидкости ρ можно найти массу m=ρ·V
Список лекций по физике за 1,2 семестр
.
(3)
или 
или 
