Лабораторная работа

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ

Цель: Измерение поверхностного натяжения воды методами отрыва капель и подъёма жидкости в капилляре. (физпрактикум)

Оборудование: 1. Весы, 2. Равновесы, 3. Штангенциркуль, 4. Клин измерительный с жести размером 1см. X 10см. , 5. Иголка, 6. Линейка измерительная с миллиметровыми делениями, 7. Колба коническая, 8. Лейка конусо-подобная, 9. Трубка резиновая со стеклянным наконечником и краном, 10. Штатив лабораторный, 11. Вода дистиллированная.

Теория: Поверхностный слой жидкости благодаря взаимодействии молекул поверхностного слоя, находится в состоянии натяжения, как будто жидкость заключила внутри натянутой упругой плёнки, поэтому поверхностная плёнка обладает поверхностной энергией.

2 FS

S

Чтобы изменить поверхность жидкости надо совершить работу.

A = W ~ S или G S

или Fd = G l d отсюда

G =

где G - коэффициент поверхностного натяжения жидкости.

Если с трубки капает капля, то вес капли равен силе поверхностного натяжения.

Отсюда зная вес капли и диаметр трубки можно найти G .Из этого следует:

mg = 2 r G; m₀g = DG,

где m₀ – масса одной капли,

а D - диаметр трубки.

Для более точного измерения массы m₀ капли, измеряем массу n каплей. Тогда

m₀ = ; G = ,

где M – масса капли n,

n – число капель,

g – ускорение свободного падения,

D – диаметр трубки.

II способ (для желающих)

Во время измерения G вторым способом капиллярную трубку опускают в стакан с водой и измеряют высоту подъёма воды h в капилляре.

h

D = 4 мм

Жидкость в капилляре будет подниматься до тех пор, пока сила поверхностного натяжения не будет уравновешена силой тяжести, которая действует на поднятую воду, т.е.

DG = G =

где – плотность жидкости, g – модуль ускорения свободного падения, h – высота подъёма жидкости в капилляре, D – диаметр капилляра.

Массу воды измеряют с помощью весов, внутренний диаметр стеклянной трубки – измерительным клином и штангенциркулем, высоту подъёма жидкости у капилляра – измерительной линейкой, диаметр капилляра – иголкой и штангенциркулем.

ЗАДАНИЕ 1

1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений

D, м

n

M, кг

G,

G,

E

2. С помощью измерительного клина и штангенциркуля измерьте внутренний диаметр стеклянной трубки-наконечника.

3. Измерьте массу пустого стакана с точностью до 0,01 г.

4. Закройте кран и наклейте в лейку дистиллированной воды. Затем подставьте под трубку колбу и постепенно открывая кран добейтесь того, чтобы вода капала из трубки отдельными каплями с частотой 30-40 капель в минуту. В этом случае можно считать, что капли открываются только под действием силы тяжести.

5. Подставив под трубку пустую колбу (стакан) и отсчитав 80-100 капель отодвиньте её.

6. Опять взвесьте стакан (теперь уже с водой) и вычислите массу вылившейся воды.

7. Вычислите поверхностное натяжение воды по формуле (3).

8. Вычислите относительную и абсолютную погрешности измерений по формулам:

E = = +; G = E G_ср; G_ср =

9. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

10. Сделайте вывод.

ЗАДАНИЕ 2

1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений.

№

опыта

,

h,

м

D,

м

G,

G,

E

1.

2.

3.

2. С помощью иголки и штангенциркуля измерьте диаметр капилляра.

3. Опустите капилляр в воду и с помощью линейки измерьте высоту её подъёма по капилляру.

4. Вычислите поверхностное натяжение воды по формуле (4).

5. Повторите измерения ещё два раза и найдите средние значения. Результаты запишите в таблицу.

6. В этой работе оценить погрешности измерений достаточно сложно (подумайте почему), поэтому нужно сравнить полученные вами значения с табличными.

7. Сравните результаты измерений G разными методами и сделайте вывод.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Почему в работе используют дистиллированную воду?

2. Какой из методов даёт более точный результат?

3. Какая из измеренных величин более всего влияет на относительную погрешность?

4. Повторить по учебнику «Физика 10кл.» под ред. Е.В.КОРШАК…… Пр 49 Задачи № 641, 642, 643, 649 (Рымкевич.)