ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

ОПРЕДЕЛНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

   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.

   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.       

Ход работы.

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.

F_пн =                                          σ=

10. Рассчитать абсолютную ошибку:

11. Рассчитать относительную ошибку:

12. Заполнить таблицу.

Записать  вывод,  указав  физический  смысл  измеренной  величины  и  объяснить,  почему результат, полученный в работе, отличается от табличной величины.

Контрольные вопросы

1.     Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?

2.     Почему и как поверхностное натяжение зависит от температуры?

3.     В двух одинаковых пробирках находится одинаковое количество капель воды. В одной пробирке вода чистая, в другой-с добавкой мыла. Одинаковы ли объемы отмеренных капель? Ответ обоснуйте.