Вымярэнне паверхневага нацяжэння
Мэта: вымераць паверхневае нацяжэнне вадкасці.
Абсталяванне: капілярная трубка; клін вымяральны (металічная іголка); мікраметр (штангенцыркуль); лінейка; шклянка каларыметра з дыстыляванай вадой; тэрмометр для вымярэння тэмпературы паветра ў кабінеце.
Вывад разліковай формулы
Калі змясціць капілярную трубку адным канцом у налітую ў шырокую пасудзіну вадкасць, якая б цалкам змочвала яе, то паверхня вадкасці ў трубцы будзе вышэй, чым у пасудзіне (мал. 230.1). Вышыню пад’ёму вадкасці ў капілярнай трубцы можна вызначыць па формуле:
дзе σ — паверхневае нацяжэнне вадкасці, ρ — яе шчыльнасць, r — унутраны радыус капілярнай трубкі, g — модуль паскарэння свабоднага падзення.
Такім чынам, ведаючы вышыню пад’ёму вадкасці вядомай шчыльнасці ў капілярнай трубцы вядомага радыуса, можна вызначыць паверхневае нацяжэнне гэтай вадкасці:
ці
,
дзе D = 2r — унутраны дыяметр капілярнай трубкі.
Пры выкананні работы значэнне паскарэння свабоднага падзення прыміце роўным g = 9,810 .
Значэннi паверхневага нацяжэння σ вады на мяжы з паветрам і шчыльнасці дыстыляванай вады пры рознай тэмпературы t і нармальным атмасферным ціску прыведзены ў табліцы.
| t, °С | σ, 10–3 |
ρ, |
t, °С | σ, 10–3 |
ρ, |
| 10 | 74,20 | 999,700 | 18 | 73,05 | 998,595 |
| 11 | 74,07 | 999,605 | 19 | 72,89 | 998,405 |
| 12 | 73,92 | 999,498 | 20 | 72,75 | 998,203 |
| 13 | 73,78 | 999,377 | 21 | 72,60 | 997,992 |
| 14 | 73,64 | 999,244 | 22 | 72,44 | 997,770 |
| 15 | 73,48 | 999,099 | 23 | 72,28 | 997,538 |
| 16 | 73,34 | 998,943 | 24 | 72,12 | 997,296 |
| 17 | 73,20 | 998,774 | 25 | 71,96 | 997,044 |
Парадак выканання работы
1. Вымерайце тэмпературу паветра ў кабінеце. Запішыце ў табліцу значэнне шчыльнасці ρ вады, якое адпавядае дадзенай тэмпературы.
2. Вымерайце ўнутраны дыяметр D капілярнай трубкі, выкарыстоўваючы клін вымяральны (металічную іголку) і мікраметр (штангенцыркуль).
Для вымярэння дыяметра капілярнай трубкі ўстаўце ў яе клін да ўпору і пазначце мяжу судотыку кліна і трубкі (мал. 230.2). Лічачы дыяметр кліна на гэтай мяжы роўным унутранаму дыяметру трубкі, вымерайце яго, выкарыстоўваючы мікраметр.
3. Апусціце капілярную трубку ў шклянку з вадой пакаёвай тэмпературы. Назірайце падыманне вады ў капілярнай трубцы. Праз невялікі прамежак часу (прыкладна 1 мін), размясціўшы капілярную трубку так, каб яна не датыкалася да дна шклянкі, вымерайце вышыню h пад'ёму вады ў трубцы.
4. Вылічыце паверхневае нацяжэнне σ вады.
Вынікі вымярэнняў запішыце ў табліцы ў сшытку.
| ρ, |
D, м | h, м | σ, |
5. Вылічыце адносную εσ і абсалютную Δσ хібнасці ўскосных вымярэнняў паверхневага нацяжэння вады.
дзе ΔD = ΔiD + ΔоD, Δh = Δih + Δоh;
Δσ = εσσ.
6. Запішыце вынікі вымярэнняў паверхневага нацяжэння вады ў выглядзе: σ = (σ ± Δσ) , εσ = %.
7. Параўнайце атрыманае і таблічныя значэнні паверхневага нацяжэння вады. Зрабіце выснову.
Кантрольныя пытанні
1. Які фізічны сэнс паверхневага нацяжэння? У якіх адзінках СІ яго вымяраюць?
2. Чаму паверхневае нацяжэнне залежыць ад роду вадкасці?
3. Чаму плошча свабоднай паверхні вадкасці мінімальная?
Суперзаданне
Прааналізуйце залежнасць паверхневага нацяжэння дадзенай вадкасці ад тэмпературы, выкарыстоўваючы табліцу. Як будзе змяняцца вышыня пад’ёму вадкасці ў капілярнай трубцы пры вымярэнні тэмпературы вадкасці?