Теоретичні відомості. (Дата виконання) Визначення поверхневого натягу рідини

Лабораторна робота №6

(Дата виконання)

Визначення поверхневого натягу рідини

Мета роботи: Визначити поверхневий натяг води методом відривання крапель.

Обладнання: 1. Терези навчальні з штативом, важкі.

2. Трубка гумова з скляним наконечником.

3. Склянка з водою та склянка порожня.

4. Голка.

5. Мікрометр.

 

Теоретичні відомості

Рідина, це речовина в такому агрегатному стані, коли молекули розташовані майже впритул, створюють коливальний рух біля положення рівноваги протягом часу осілого життя t, а потім перескакують на нове місце (на відстань не більш радіусу молекули), сили притягання значні.

Властивості рідини: мала стисливість, текучість, пружність, хрупкість.

Поверхневий шар – це межа між рідиною та парою над нею. Енергія молекул поверхневого шару перевищує енергію молекул рідини в середині рідини, тому що їм необхідно виконувати роботу проти молекулярних сил, що втягують молекули в середину рідини.

Існуюче скорочення поверхні рідини розглядаємо як результат сили, що діє по дотичній до поверхні; цю силу називають силою поверхневого натягу.

Сила поверхневого натягу F тим більша, чим довша межа плівки l тобто

 

F=σl (1)

 

де σ - поверхневий натяг рідини - це величина, яка числено дорівнює силі поверхневого натягу, що прикладена до одиниці довжини межі поверхневої плівки рідини.

σ = (2)

Поверхневий натяг рідини σ залежить від природи граничних середовищ і температури рідини.

Поверхневий натяг рідини σ дорівнює роботі молекулярних сил по скороченню чи збільшенню площі вільної поверхні рідини на 1 м².

σ = (2а).

При повільному витіканні води з вертикальної трубки з її ниж­нього (вузького) кінця відриваються крапля за краплею. Вони наростають поступово, в міру наростання шийка краплі стає дедалі тонною, і нареш­ті, крапля відривається.

Крапля рідини, що вільно летить, має сферичну форму, тому, що при даному об’ємі площа сфери мінімальна. Потенційна енергія такої системи також буде мінімальною, бо вона пропорційна площі вільної поверхні.

Кожна рідина прагне скоротити свою вільну поверхню та зменшити свою внутрішню енергію.

 

Перед моментом відриву краплі вага її дорів­нює силі поверхневого натягу F.

 

Р = m·g = F

Визначивши вагу однієї краплі можна знайти і силу поверхневого натягу. Щоб визначити вагу однієї краплі, вагу всіх кра­пель Р ділять на їх кількість n.

Сила поверхневого натягу становить:

F=π·d·σ (3)

де d - діаметр шийки краплі.

 

Дослід показує, що d = 0,9 d _k

де d _k - діаметр вузького кінця трубки.

Отже,

Або

Де m - маса всіх крапель.

Звідки

(4)

Одиниця вимірювання поверхневого натягу [σ] =