№ 35 (1107970)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М. В. ЛомоносоваФизический факультеткафедра общей физики и физики конденсированного состоянияМетодическая разработкапо общему физическому практикумуЛаб. работа № 35ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТАПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ПОВЫСОТАМ ПОДНЯТИЯ ЖИДКОСТИ ВКАПИЛЛЯРНЫХ ТРУБКАХМосква - 2012Подготовил методическое пособие к изданию доц. Авксентьев Ю.И.2ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГОНАТЯЖЕНИЯ ПО ВЫСОТАМ ПОДНЯТИЯ ЖИДКОСТИ ВКАПИЛЛЯРНЫХ ТРУБКАХПринадлежности: 1) горизонтальный микроскоп, 2) микроскоп МИР-12,3) набор капиллярных трубок разного диаметра, 4) держатель капиллярныхтрубок, 5) стакан для жидкостей, 6) деревянная подставка, 6) отвес.ВВЕДЕНИЕЕсли мысленно разрезать поверхность жидкости по какой-либопроизвольной линии, то сила сцепления между обеими частями еѐ, вызваннаявзаимным притяжением молекул, находящихся по обе стороны линии, будет тембольше, чем больше будет длина линии l ; другими словами, сила поверхностногонатяжения f будет прямо пропорциональна длине(1)fl.Коэффициент пропорциональности, представляющий собой силуповерхностного натяжения, действующую на единицу длины поверхностнойплѐнки жидкости, называется коэффициентом поверхностного натяжения.

Егопринято измерять в дин/см или в Н/м.Если благодаря соприкосновению с твѐрдым телом поверхность жидкостиполучит некоторую кривизну, то на такой поверхности силы поверхностногонатяжения вызывают некоторые дополнительные явления. Эти силы дают привыпуклых и вогнутых поверхностях составляющую, направленную всегда всторону вогнутой поверхности, и таким образом создают внутри всякойискривлѐнной поверхности добавочное, вызванное именно кривизнойповерхности, давление.Если поверхность сферическая, то это добавочное давление может бытьвыражено следующим образом:p2,R(2)где R - радиус кривизны поверхности.

Этим добавочным давлением, т.е.давлением, обусловленным кривизной мениска, вызываются явления поднятия иопускания жидкости в капиллярных трубках. Жидкость поднимается (опускается)в капилляре на столько, чтобы гидростатическое давление столба жидкостиуравновесило давление, вызванное кривизной поверхности.Если считать, что жидкость полностью смачивает поверхность трубки, торадиус кривизны R совпадает с внутренним радиусом трубки r , так чтоp2rgh,(З)где - плотность жидкости, h - высота подъема еѐ, g - ускорение силы тяжести.Таким образом, зная радиус капилляра, плотность жидкости и высоту еѐ подъѐма3в капилляре, можно по формуле (З) определить коэффициент поверхностногонатяжения .ИЗМЕРЕНИЯОбщий вид установки представлен на рис.

1. На рис. 1 не представлены нигоризонтальный микроскоп для измерения высот поднятия жидкости h вкапиллярах, ни микроскоп МИР-12 для измерения радиусов r капилляров. Свнешним видом и описанием работы этих приборов можно ознакомиться вметодической разработке к лабораторнойработе № 30 ( рис. 2 и рис. 3). Капиллярныетрубки перед измерением должны бытьчисто вымыты; сначала их промываютраствором двухромокислого калия, в сернойкислоте, а затем дистиллированной водой испиртом.Трубкипросушиваютсяпропусканием через них нагретого воздуха.После этого трубки поочередно укрепляют вдержателе штатива и микроскопом МИР-12тщательноизмеряютихвнутренниедиаметры. Эти измерения необходимосделать по нескольким направлениямсначала на одном, а затем на другом концекаждой трубки, производя не менее трѐхотсчѐтов величины диаметра для каждогосечения.

Из всех полученных измеренийберут среднее арифметическое.Если эти величины сильно отличаютсядруг от друга для различных сечений, то струбкой работать не следует - она нецилиндрическая. Если средние значениядиаметров отличаются друг от друга наРис.1величины, не превышающие ошибкиизмерений, то находят среднее арифметическое и принимают его за истинноезначение диаметра капилляра цилиндрической трубки.После этих измерений капиллярные трубки разных внутренних диаметровзажимают в общем держателе АВ (рис.

1), устанавливают их по отвесу Свертикально и погружают в стакан с дистиллированной водой, опустив их на 23 см больше, чем это нужно для опыта; оставляют их в этом положении несколькоминут, чтобы стенки каналов трубок основательно смочились водой. Затемтрубки приподнимают, зажимают их и отсчитывают положения вершин менисковпри помощи горизонтального микроскопа (к каждому отсчѐту следует ещѐприбавить высоту, равную 1/3 радиуса канала - поправку на мениск).

Потомтрубки снова опускают глубже и через несколько минут поднимают и повторяют4отсчѐты. Повторив измерения не менее трех раз, приступают к вычислениюкоэффициента поверхностного натяжения.ВЫЧИСЛЕНИЯЕсли трубки совершенно чисты, то высоты жидкости в трубках должныбыть каждый раз одни и те же. Обозначим эти высоты через h1 , h2 и h3 радиусыканалов соответствующих трубок - через r1 , r2 и r3 . Тогдаr1 h12gr2 h22gr3 h32g,отсюдаh1 h22g r12и h1 h3g r22g r12,g r3следовательно,r1r2(h1 h2 ) g2(r2 r1 )r1r3(h1 h3 ) g.2(r3 r1 )Подставляя в эти равенства значения r1, r2 , r3 , h1, h2 и h3 , полученные изизмерений, и взяв из таблицы значение при температуре наблюдения, находимискомое .Таблица.t 0Cρ г/см3200,99823210,99802220,99780230,99757240,99732250,99707Контрольные вопросы1.2.3.4.Какова природа сил поверхностного натяжения?Чем обусловлено стремление жидкостей к сокращению своей поверхности?Что такое капиллярное давление?Как вычисляется средняя кривизна поверхности жидкости в данной точке?55.

Как вычисляется избыточное давление под искривленной поверхностью,если поверхность имеет форму, отличную от сферической?ЛИТЕРАТУРА1. Савельев И.В. Курс физики; 1989 г.том 1 - Механика, Молекулярная физика;часть 2 -Основы молекулярной физики и термодинамики;глава 15 – Твердое и жидкое состояния,§ 93 – Поверхностное натяжение.§ 94 – Капиллярные явления.6.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лабораторной работы