Порядок выполнения работы

 

1. В качестве эталонной жидкости используется вода, в качестве исследуемой жидкости – подкрашенный водный раствор спирта.

Налить воду в стакан, измерить температуру воды термометром. По графику зависимости коэффициента поверхностного натяжения воды от температуры σ1(t) (рис. 4) определить коэффициент поверхностного натяжения воды σ1 при измеренной температуре воды, записать его в таблицу 1.

2. Промыть воронку и бюретку небольшим количеством чистой воды. Налить в бюретку воду, под кран бюретки подставить стакан для сбора воды.

3. Медленно открывая кран, добиться раздельного падения капель воды с частотой, удобной для счета (1 – 2 капли в с).

4. Отметить и записать в черновике начальную высоту уровня воды бюретке, отсчитать заданное преподавателем число капель (60-100 капель) и закрыть кран.

5. Отметить конечное положение уровня воды в бюретке и по разности конечного и начального уровней воды определить объем вытекшей жидкости, записать в таблицу 1.

6. Опыт с водой проделать пять раз для разного количества капель, заданного преподавателем.

7. Слить воду из бюретки и залить в нее подкрашенный водный раствор спирта. Проделать пять опытов по пп. 3-5 и записать измеренные данные в таблицу 1.

8. Рассчитать для всех опытов число капель в единице объема для обеих жидкостей по формулам: ; .

9. По формуле (8) рассчитать для всех опытов коэффициент поверхностного натяжения σ2 водного раствора спирта.

10. Определить абсолютную и относительную погрешности измерений σ2.

11. В выводах полученное значение коэффициента поверхностного натяжения спирта записать в виде доверительного интервала σ2 = <σ2> ± <Δσ2> с относительной погрешностью δ. Сравнить с табличным значением σ для чистого спирта.

 

  Рис. 4. График зависимости коэффициента поверхностного натяжения воды от температуры

 

 

Таблица 1

 

 

  Вода Водный раствор спирта
№ изм N1 V1, 10-6м3 n1, 106 м-3 s1, N2 V2, 10-6м3 n2, 106м-3 s2, <s2>, Δs2, <Δs2 > δ, %
                       
               
               
               
               

 

 

 

Справочная таблица

 

 

Плотность воды, кг/м3 r1
Плотность водного раствора спирта, кг/м3 r2

Примечание. По указанию преподавателя возможен подсчет числа капель для обеих жидкостей, содержащихся в одном и том же заданном объеме V. Тогда V1= V2= =V и из формулы (7) следует выражение для коэффициента поверхностного натяжения исследуемой жидкости:

.   (9)

 

Измеренные в этом случае данные заносятся в таблицу 2.

Таблица 2

 

    Вода Водный раствор спирта
№ изм V, 10-6м3 N1 s1, N2 s2, <s2>, Δs2 , <Δs2 >, δ, %
                 
       
       
       
       

Контрольные вопросы

 

1. В чем заключается явление поверхностного натяжения?

2. Каков механизм поверхностного натяжения?

3. Дайте определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости и его единицы измерения в СИ.

4. Как направлены силы поверхностного натяжения по отношению к поверхности жидкости и к контуру, ограничивающему жидкость?

5. Как зависит коэффициент поверхностного натяжения от температуры?

6. Что называется критической температурой?

7. Как направлены силы поверхностного натяжения в месте отрыва капли?

8. Вывести формулу для коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва капли.

9. Что такое капиллярные явления?

10.Зачем выполняется опыт с эталонной жидкостью (водой)?

11.У какой из исследуемых жидкостей число капель в единице объема больше и почему?

Литература

 

1. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Академия, 2008. – 560 с. § 66-69.

2. Грабовский Р.И. Курс физики. СПб.: Лань. 2005. -608 с. Ч. I, § 53, 61-63.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2-05