Измерение поверхностного натяжения жидкости

Лабораторная работа

Тема: Измерение поверхностного натяжения жидкости.

Тип занятия: закрепления знаний.

Форма занятия: взаимообучение (работа в группах).

Цели и задачи занятия: систематизация знаний и представлений по теме «поверхностное натяжение», выработка практических навыков и умений.

Образовательная: закрепление понятий «поверхностное натяжение»,« капиллярное явление», «смачивание»,«коэффициент поверхностного натяжения».

Развивающая: продолжить формирование умений работать с лабораторным оборудованием, анализировать, сравнивать и оценивать полученный результат, закрепить навык работы со справочной литературой.

Воспитательная: содействовать повышению мотивации обучения в области физики.

План занятия

I           Организационный момент

II        Актуализация знаний:

1.  Повторение основных понятий по теме.

2.      Повторение правил ТБ.

III      Выполнение лабораторной работы

IV      Ответы на контрольные вопросы

V        Подведение итогов занятия

VI           Домашнее задание

VII        

Ход занятия

I Организационный момент

Сообщение темы, целей и задач занятия

II Актуализация знаний

III Выполнение лабораторной работы

Цель работы: Опытным путем проверить закона Гей- Люссака

IV Порядок выполнения работы

Студенты записывают оборудование для проведения работы и порядок выполнения с раздаточного материала, проводят работу и делают выводы.

V    Для закрепления материала нужно ответить на ряд предлагаемых

вопросов.

VI Д/3.  

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 отдельными каплями падала в подставленный стакан.

В момент отрыва капли модуль силы поверхностного натяжения F равен модулю силы тяжести F_T, действующей на каплю массой m:

  Отсюда

  Для повышения точности измеряют массу п  капель  и  вычисление ведут по формуле

                                                             (3)

где М — масса вылившейся воды, g — модуль ускорения свободного 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:

     2)  Соберите установку по рисунку 1.

     3)  С помощью измерительного клина и штангенциркуля измерьте  внутренний  диаметр  стеклянной  трубки-наконечника  3.

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

    5)  Закройте кран 2 (см. рис. 1) и налейте в воронку дистиллированную воду. Подставьте под трубку колбу и, постепенно открывая кран, добейтесь, чтобы вода  из трубки вытекала отдельными каплями с частотой 30 - 40 капель в минуту. В этом случае можно считать, что отрывание капель происходит только под действием силы тяжести.

   6)  Подставьте под трубку пустой стакан и, отсчитав 80 - 100 капель, отодвиньте его.

   7)  Вторично взвесьте стакан и вычислите массу вылившейся воды.

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

   9)  Вычислите относительную и абсолютную погрешности измерений по формулам:

  10)  Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу

Контрольные вопросы

     1)  Почему в  работе  используют  дистиллированную  воду?

     2)  Какая из измеряемых в работе величин больше всего влияет на относительную погрешность?