Лабораторная работа 3.4 (1247467)
Текст из файла
Молекулярный практикум. 2009 год.
Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкостей волновым методом и оценка размера их молекул
Отчёт по лабораторной работе № 3.4
Москалёв Александр Сергеевич
Физический факультет. Группа 831.2
…
…
Цель всей работы
Необходимо установить коэффициент поверхностного натяжения дистиллированной воды, а также слабого раствора глицерина в воде. Определить зависимость коэффициента от наличия примесей.
Задание
-
Цель. Провести измерения длины волны в жидкости в зависимости от частоты возбуждающей силы. В качестве жидкостей использовать дистиллированную воду и растворы глицерина в ней
-
Провести анализ полученных данных. Вычислить коэффициент поверхностного натяжения. Оценить размер молекул глицерина в сравнении с молекулами воды.
2. Идея метода измерения. Если привести в соприкосновения с поверхностью жидкости тело, колеблющееся с определенной частотой, то по поверхности пойдет цуг волн, который, при неизменных характеристиках колебания тела, будет иметь определенные параметры. Сами волны можно увидеть, если освещать поверхность с той же (или кратной) частотой, что колебания тела. Благодаря проецированию картинки на плоскость можно зафиксировать происходящее на бумаге и, таким образом, определить длину волны. Зная её, можно вычислить коэффициент поверхностного натяжения, используя формулу (3), приведенную в методическом пособии [1].
3
Рис. 1. Схема установки. 1 – импульсный источник света; 2 – генератор волн; 3 – кювета с исследуемой жидкостью; 4 – экран; 5 - генератор заданной частоты
. Методика измерений. На рисунке 1 приведена схема используемой установки. Импульсный источник света и генератор волн подключены к одному генератору частоты. Это позволяет получить полную синхронизацию вспышек с положением гребней волн, что облегчает процесс настройки оборудования (в отличие от описанного в [1]). Кювета с исследуемой жидкостью помещается на стол с широким отверстием, позволяющим свету от источника проходить сквозь него и попадать на экран. Расстояния от источника света до кюветы и до экрана составляют соответственно
и 
см. Высота уровня жидкости с кюветой 
. Из простейшей геометрии становится ясно, что размеры измеряемых объектов на экране будут в 
раза больше, чем есть на самом деле. Для проверки этого также были проведены измерения концентрических окружностей известных радиусов, нанесенных на прозрачную плёнку, помещенную в кювету.4. Результаты. Результатами измерений стали расстояния от центра испускания возмущений до цугов волн, наблюдаемых на картинке. Были составлены соответствующие таблицы для разных жидкостей и разных частот. После этого были вычислены расстояния между соседними волнами и произведено усреднение в рамках одной картинки. В приложении 1 приведены данные таблицы. По значениям средней длинны волны для каждой частоты был посчитан коэффициент поверхностного натяжения по формуле (3) из пособия [1]. Среди коэффициентов также было найдено среднее значение, а также стандартное отклонение и доверительные интервалы «для 3 сигм».
Д
Рис. 2. График зависимости коэффициента поверхностного натяжения от концентрации глицерина в растворе
ля дистиллированной воды коэффициент поверхностного натяжения составил
. Для раствора 10 % глицерина в воде 
, а для 20 % 
. На рисунке 2 эти можно наблюдать эти точки на графике. Как можно заметить, говорить о спадающем характере зависимости с хорошей вероятностью не приходится, поскольку доверительные интервалы намного превосходят полученную разность значений.Воспользовавшись формулой (4) пособия [1] был оценен размер молекулы глицерина как ~ 2 ангстрема.
5. Погрешности измерений. При нанесении цугов волн на бумагу возникли серьёзные погрешности, поскольку точно определить вершину волны при градиентном перетекании яркости не представлялось возможным. Основным путём ликвидации данной особенности было увеличение числа нанесенных точек. На высоких частотах наблюдалось достаточно быстрое размазывание картины и невозможность нанесения достаточного числа волн.
6. Обсуждение результатов. По данным приведенным в [2] полученный результат отличается от истинного примерно ~ 10 процентов. Это связано как с точностью измерений, так и с чистотой измеряемых жидкостей. Уверенности в точности концентрации глицерина в растворах получено не было.
7. Выводы. Мной твёрдо установлено, что коэффициент поверхностного натяжения воды составил . Было замечено, что с ростом концентрации глицерина в растворе коэффициент поверхностного натяжения падает, однако точности измерений было недостаточно, чтобы доказать это.
8. Литература в отчёте
-
Методическое пособие к лабораторным работам. Лабораторная работа 3.4. НГУ, 1988
-
ru.wikipedia.org/wiki/Поверхностное_натяжение
-
ru.wikipedia.org/wiki/Вода
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Результаты измерений длин волн для разных жидкостей и частот
Таблица 1. Результаты измерений длин волн для воды в мм на проекции для различных частот
| 50 Гц | 60 Гц | 70 Гц | 80 Гц | 90 Гц | 100 Гц | 110 Гц | 120 Гц |
| 13 | 13 | 11 | 11 | 11 | 8 | 10 | 9 |
| 18 | 12 | 13 | 11 | 11 | 10 | 9 | 9 |
| 14 | 13 | 10 | 11 | 10 | 10 | 9 | 8 |
| 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 9 | 9 |
| 17 | 13 | 13 | 10 | 9 | 11 | 9 | 8 |
| 14 | 13 | 10 | 11 | 12 | 8 | 7 | 8 |
| 14 | 13 | 13 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
| 15 | 13 | 12 | 11 | 10 | 10 | 10 | 8 |
| 16 | 14 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 8 |
| 14 | 13 | 12 | 12 | 10 | 9 | 9 | 8 |
| 13 | 14 | 11 | 9 | 8 | 10 | 9 | 8 |
| 15 | 12 | 12 | 13 | 13 | 9 | 9 | 8 |
| 16 | 13 | 12 | 11 | 9 | 8 | 10 | 8 |
| 13 | 12 | 12 | 10 | 11 | 8 | 7 | |
| 15 | 11 | 12 | 11 | 11 | 9 | 9 | |
| 13 | 14 | 11 | 11 | 10 | 11 | 9 | |
| 14 | 13 | 12 | 10 | 11 | 9 | 9 | |
| 12 | 11 | 12 | 9 | 9 | 8 | ||
| 11 | 12 | 10 | 10 | 9 | 9 | ||
| 15 | 13 | 10 | 10 | 9 | 9 | ||
| 12 | 12 | 10 | 10 | 9 | |||
| 11 | 10 | 10 | 8 | 7 | |||
| 9 | 10 | 9 | 9 | ||||
| 11 | 8 | 11 | 8 | ||||
| 10 | 12 | 9 | 9 | ||||
| 10 | 9 | 8 | 9 | ||||
| 11 | 8 | 10 | 7 | ||||
| 11 | 10 | 8 | 8 | ||||
| 12 | 10 | 9 | 9 | ||||
| 9 | 9 | 10 | 8 | ||||
| 11 | 10 | 9 | 9 | ||||
| 11 | 9 | 8 | 8 | ||||
| 9 | 11 | 9 | 7 | ||||
| 10 | 9 | 9 | 8 | ||||
| 10 | 9 | ||||||
| Среднее значение | |||||||
| 14,6 | 12,9 | 11,8 | 10,6 | 10 | 9,1 | 8,6 | 8,3 |
| Стандартное отклонение | |||||||
| 1,46 | 0,99 | 0,87 | 0,98 | 1,14 | 0,88 | 0,86 | 0,48 |
| Реальный размер | |||||||
| 6,0 | 5,3 | 4,8 | 4,3 | 4,1 | 3,7 | 3,5 | 3,4 |
| Поверхностное натяжение | |||||||
| 0,076 | 0,076 | 0,081 | 0,078 | 0,083 | 0,080 | 0,080 | 0,087 |
Среднее значение 
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
