Меню

Лабораторная работа по физике номер 8 измерение поверхностного натяжения жидкости



ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Как сказал.

Информация в чистом виде ‒ это не знание. Настоящий источник знания ‒ это опыт.

Альберт Эйнштейн

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Урок 21. Лабораторная работа № 05. Измерение поверхностного натяжения жидкости

Лабораторная работа № 5

Тема: «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ 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 массуm=ρ·V

1. Подготовьте оборудование:
Начертите 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

Источник

ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Как сказал.

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Урок 21. Лабораторная работа № 05. Измерение поверхностного натяжения жидкости (отчет)

Лабораторная работа № 5

Тема: «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ»

Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.

Оборудование: сосуд с водой, шприц, сосуд для сбора капель.

  1. 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 «Определение поверхностного натяжения жидкости»
методическая разработка по физике (10 класс) по теме

Цель работы: научиться определять коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва рамки.

Оборудование:весы с разновесом, стакан с водой, штатив лабораторный, пробирка с песком, масштабная линейка, лист бумаги, проволочная рамка на нитях.

Скачать:

Вложение Размер
Laboratornaya_rabota_3.doc 42.5 КБ

Предварительный просмотр:

Лабораторная работа 3

Определение поверхностного натяжения жидкости.

Теория. Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости. Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости самопроизвольно переходит в такое состояние, при котором потенциальная энергия его минимальна, при этом площадь свободной поверхности жидкости сокращается.

Сила, обусловленная взаимодействием молекул жидкости, вызывающая сокращение ее свободной поверхности и направленная по касательной к этой поверхности, называется силой поверхностного натяжения F пн .

Величина, равная силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости, называется коэффициентом поверхностного натяжения σ или просто поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение находится по формуле:

L-длина границы свободной поверхности жидкости.

Коэффициент поверхностного натяжения можно определить различными методами: методом отрыва капель, отрыва рамки, методом подъема воды в капилляре.

Цель работы : научиться определять коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва рамки.

Оборудование: весы с разновесом, стакан с водой, штатив лабораторный, пробирка с песком, масштабная линейка, лист бумаги, проволочная рамка на нитях.

  1. Зажать весы в лапке лабораторного штатива.
  2. Привязать к одной из чашек весов нить с подвешенной рамкой и уравновесить весы песком (песок сыпать на лист бумаги, положенный на чашку).
  3. Добиться горизонтального положения рамки.
  4. Под чашкой установить стакан с дистиллированной водой так, чтобы поверхность воды находилась от рамки на расстоянии 1-2 см.
  5. Осторожно опустить рамку рукой так, чтобы она, коснувшись воды, «прилипла» к ней.
  6. Очень осторожно добавлять песок до отрыва рамки от поверхности воды.
  7. Осушить рамку и вновь уравновесить весы, но уже при помощи гирь. Определить массу гирь: m=…..г=……кг
  8. Измерить линейкой периметр рамки: L=….см=…..м

9. Вычислить коэффициент поверхности натяжения воды по формуле:

Учесть, что F пн =mg, где m — масса гирь, g — ускорение свободного падения.

  1. Рассчитать абсолютную ошибку:
  1. Рассчитать относительную ошибку:

Источник

Лабораторная работа «Измерение поверхностного натяжения жидкости» 10 класс
опыты и эксперименты по физике (10 класс) по теме

Лабораторная работа по теме «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ»«

Скачать:

Вложение Размер
laboratornaya_rabota.docx 59.74 КБ

Предварительный просмотр:

Лабораторная работа № 5

Тема: «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ 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

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 F тяж =m капли· g равна силе поверхностного натяжения F , граница свободной поверхности – окружность капли

Опыт показывает, что d капли =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

1. Подготовьте оборудование:
Начертите таблицу:

Источник

Измерение коэффициента поверхностного натяжения

Лабораторная работа № 8.

Измерение коэффициента поверхностного натяжения

Цель работы: отработать один из приемов определения коэф­фициента поверхностного натяжения воды.

Оборудование: лоток, флакон с водой, закрытый крышкой-ка­пельницей, стакан, весы с разновесами.

Общая характеристика жидкого состояния. В жидкости моле­кулы находятся значительно ближе друг к другу, чем в газе, поэтому молекулярные силы играют очень важную роль в поведении жид­кости. Молекулярные силы – силы, возникающие при взаимодействии молекул. Проявляются и как силы притяжения и как силы отталкивания. Именно наличием сил притяжения объясняется тот факт, что твердые тела не рассыпаются на отдельные молекулы. Более того, чтобы отделить одну часть твердого тела от другой, в ряде случаев требуется большая сила. Однако если бы между молекулами действовали только силы притяжения, то не было бы межмолекулярных промежутков и диффузия оказалась бы невозможной.

Пусть в открытом сосуде имеется некоторое количество жидко­сти. Рассмотрим действие молекулярных сил внутри жидкости и в ее поверхностном слое (рис. 1). На молекулу, находящуюся внутри жидкости, молекулярные силы действуют по всевозможным направлениям и компенсируют друг друга. Их равнодействующая равна нулю. На молекулу, находящуюся в поверхностном слое, молекулярные силы действуют не по всем направлениям. В этом случае равнодействующая молекулярных сил не равна нулю; она направлена внутрь жидкости. В результате жидкость стремится, как бы сжаться, т. е. принять форму, соответствующую наименьшей площади её поверхности при данном объеме. Такой формой является форма шара.

Шарообразную форму жидкость может сохранять лишь в условиях невесомости, например в кабине космического корабля, совершающего орбитальный полет. В таких условиях жидкость из сосуда не вытекает. Если же ее вытряхнуть оттуда, она повиснет в воздух в виде шариков правильной формы.

В земных условиях весомости жидкость растекается по поверх­ности твердых тел. Только в малых количествах она способна сохра­нять овальную форму, близкую к шарообразной (например, в виде капелек росы).

Поверхностное натяжение. Молекулярные силы, действующие вдоль поверхностного слоя жидкости, создают ее поверхностное на­тяжение. В наличии поверхностного натяжения жидкости можно убедиться на простом опыте. Проволочное колечко опускают в мыль­ную воду. Если вынуть колечко из этого раствора, то оно окажется затянутым мыльной пленкой. На мыльную пленку аккуратно кла­дут связанную концами нитку (рис. 2, а). Проколов пленку внутри контура нитки, можно видеть, что нитка натянулась и приняла фор­му окружности (рис. 2, б). Сила, растягивающая нитку, является силой поверхностного натяжения.

Отношение силы поверхностного натяжения к длине границы поверхностного слоя жидкости называ­ют поверхностным натяжением (коэффициентом, поверхностного натяжения) данной жидкости:

. (1)

Установим единицу коэффициента поверхностного на­тяжения, жидкости в СИ: .

Коэффициенты поверхностного натяжения ряда жид­костей приведены в таблице 1.

Опыт показывает, что коэффициент поверхностного натяжения у разных жидкостей различен. Коэффициенты поверхностного натяжения зависят от природы жидкостей и температуры, а также от наличия примесей. Поскольку плотность упаковки частиц у раз­личных жидкостей неодинакова, возникают определенные различия и в величине молекулярных сил, чем и объяс­няется – зависимость коэффициента поверхностного натя­жения от природы жидкости.

С повышением температуры увеличиваются средние расстояния между молекулами жидкости, молекулярные силы уменьшаются и поэтому при повышении температуры коэффициент поверхностного натяжения жидкостей умень­шается. Это можно наблюдать на следующем опыте. На­сыпав на поверхность воды порошка ликоподия, слегка коснемся ее поверхности металлическим стержнем той же температуры, что и сама вода. Частички ликоподия остаются неподвижными. Коснемся теперь поверхности воды накаленным стержнем. Частички ликоподия разбе­гаются от центра сосуда к его краям, где температура воды ниже и силы поверхностного натяжения больше.

Коэффициенты поверхностного натяжения жид­костей (при )

мН/м

мН/м

Источник

Читайте также:  Соотношение кубических единиц измерения