Лабораторная работа 3.4 (1247468)
Текст из файла
Молекулярный практикум. 2009 год.Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкостей волновым методом и оценка размера их молекулОтчёт по лабораторной работе № 3.4Москалёв Александр СергеевичФизический факультет. Группа 831.2……Цель всей работыНеобходимо установить коэффициент поверхностного натяжения дистиллированной воды, а такжеслабого раствора глицерина в воде.
Определить зависимость коэффициента от наличия примесей.Задание1. Цель. Провести измерения длины волны в жидкости в зависимости от частоты возбуждающей силы. В качестве жидкостей использовать дистиллированную воду и растворы глицеринав ней2. 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 неизменныххарактеристиках 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].12345Рис. 1. Схема установки. 1 – импульсный источник света; 2 – генератор волн; 3 – кювета сисследуемой жидкостью; 4 – экран; 5 - генератор заданной частоты3. Методика измерений. На рисунке 1 приведенасхема используемой установки. Импульсный источник света и генератор волн подключены к одномугенератору частоты. Это позволяет получить полнуюсинхронизацию вспышек с положением гребнейволн, 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 отисточника света до кюветы и до экрана составляютсоответственно 39 см и 53 см. Высота уровня жидкости с кюветой ~ 2 см. Из простейшей геометрии становится ясно, что размеры измеряемых объектов наэкране будут в 2,44 раза больше, чем есть на самомделе. Для проверки этого также были проведены измерения концентрических окружностей известныхрадиусов, нанесенных на прозрачную плёнку, помещенную в кювету.4. Результаты. Результатами измерений стали расстояния от центра испускания возмущений до цуговволн, наблюдаемых на картинке.
Были составленысоответствующие 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 коэффициен-Кафедра общей физики. Физический факультет НГУ.1Молекулярный практикум. 2009 год.тов также было найдено среднее значение, а также стандартное отклонение и доверительные интервалы «для 3 сигм».Для дистиллированной воды коэффициент поверхностного натяжения составил 8 ∙ 10−2 ±7 ∙ 10−3 /м.
Для раствора 10 % глицерина в воде 7,7 ∙ 10−2 ± 1,2 ∙ 10−2 /м, а для 20 % 7,5 ∙ 10−2 ±8,4 ∙ 10−3 /м. 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.ModelPolynomialy = Intercept + B1*x^1 + B2*x^2EquationWeightКоэффициент поверностного натяжения0,090InstrumentalResidual Sum ofSquares0Adj. R-Square-ValueIntercept0,085BStandard Error0,08--B1-3,5E-4--B25E-6--0,0800,0750,0700,06505101520% глицерина в раствореРис.
2. График зависимости коэффициента поверхностного натяжения от концентрации глицерина в раствореВоспользовавшись 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 8 ∙ 10−2 ± 7 ∙ 10−3 /м.
Было замечено, что с ростом концентрации глицерина в растворе коэффициент поверхностного натяжения падает, однако точности измерений было недостаточно, чтобыдоказать это.8. Литература в отчёте1. Методическое пособие к лабораторным работам. Лабораторная работа 3.4.
НГУ, 19882. ru.wikipedia.org/wiki/Поверхностное_натяжение3. ru.wikipedia.org/wiki/ВодаКафедра общей физики. Физический факультет НГУ.2Молекулярный практикум. 2009 год.ПРИЛОЖЕНИЕ 1Результаты измерений длин волн для разных жидкостей и частот50 Гц1318141417141415161413151613151314Таблица 1.
Результаты измерений длин волн для воды в мм на проекции для различных частот60 Гц131213131313131314131412131211141312111570 Гц1113101213101312121211121212121112111213121114,612,911,81,460,990,876,05,34,80,0760,0760,08180 Гц90 Гц11111111111011101091112991110111012109813131191011111111101011129101010101210101091011810121091181110121099111011991110910Среднее значение10,610Стандартное отклонение0,981,14Реальный размер4,34,1Поверхностное натяжение0,0780,083100 Гц810109118910991098891199991089119810891098999110 Гц1099997910899910799989997989978989878120 Гц99898898888889,18,68,30,880,860,483,73,53,40,0800,0800,087Среднее значение 8 ∙ 10−2Стандартное отклонение 3,7 ∙ 10−3Доверительный интервал для «трех сигм» 7,1 ∙ 10−3Кафедра общей физики.
Физический факультет НГУ.3Молекулярный практикум. 2009 год.Таблица 2. Результаты измерений длин волн для 10 % раствора глицерина в мм на проекции для различных частот50 Гц1515141315161513141313151260 Гц121113121312121313131212131212131170 Гц11111111131012131011111112913101014,112,311,11,190,661,175,85,04,60,0690,0680,07080 Гц90 Гц11111010109109101010101091291389101010109109111010910910101011Среднее значение10,39,6Стандартное отклонение0,910,8Реальный размер4,23,9Поверхностное натяжение0,0740,075Среднее значение 7,7∙ 10−2Стандартное отклонение 1,2 ∙ 10−2Доверительный интервал для «трех сигм» 2,2 ∙ 10−2100 Гц10998981010998988110 Гц1089898108979120 Гц109798,98,68,80,80,921,263,63,53,60,0740,0840,104Таблица 3.
Результаты измерений длин волн для 20 % раствора глицерина в мм на проекции для различных частот50 Гц121515131414141214141414131560 Гц101281712131212121113131111121212131212131270 Гц1112111111111111111110111310139111212111110Кафедра общей физики. Физический факультет НГУ.80 Гц10101091110111111111091011101012991090 Гц99981111911100 Гц119109991010998110 Гц108974Молекулярный практикум. 2009 год.1211141114101212151213,812,10,971,565,644,960,0670,06711101112121112Среднее значение11,110,29,6Стандартное отклонение0,880,831,19Реальный размер4,564,173,94Поверхностное натяжение0,0720,0730,0799,48,50,811,293,833,480,0900,082Среднее значение 7,5∙ 10−2Стандартное отклонение 8,4 ∙ 10−3Доверительный интервал для «трех сигм» 1,7∙ 10−2Кафедра общей физики.
Физический факультет НГУ.5.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
