2.5.1 (812677)
Текст из файла
Îò÷åò î âûïîëíåíèè ëàáîðàòîðíîé ðàáîòû2.5.1Èçìåðåíèå êîýôôèöèåíòà ïîâåðõíîñòíîãîíàòÿæåíèÿ æèäêîñòèÌèõàèë Ëàøèí, 813 ãðóïïà 1 êóðñà ÔÐÒÊ14 ìàðòà 2019 ã.Àííîòàöèÿ1) èçìåðåíèå êîýôôèöèåíòà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ èññëåäóåìîé æèäêîñòè ïðè ðàçíîé òåìïåðàòóðå ñ èñïîëüçîâàíèåìèçâåñòíîãî êîýôôèöèåíòà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ äðóãîé æèäêîñòè;2) îïðåäåëåíèå ïîëíîé ïîâåðõíîñòíîé ýíåðãèè è òåï- ëîòû, íåîáõîäèìîéäëÿ èçîòåðìè÷åñêîãî îáðàçîâàíèÿ åäèíèöû ïî- âåðõíîñòè æèäêîñòè. ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: ïðèáîð Ðåáèíäåðà ñ òåðìîñòàòîì; èññëåäóåìûå æèäêîñòè; ñòàêàíû. íà÷àëå îïðåäåëèì ïðèðîäó ýôôåêòà ïîâåðõíîñòòíîãî íàòÿæåíèÿ.Ìîëåêóëû æèäêîñòè ïðèòÿãèâàþòñÿ äðóã ê äðóãó ñèëàìè ýëåêòðè÷åñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ, âîçíèêàþùèìè äàæå â íåïîëÿðíûõ ìîëåêóëàõèç-çà èõ âçàèìíîé ïîëÿðèçàöèè.
Òå ìîëåêóëû, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ áëèçêîê ãðàíèöå ñ ãàçîì, â ïîâåðõíîñòíîì ñëîå, ïðèòÿãèâàþòñÿ â ñòîðîíó æèäêîñòè ãîðàçäî ñèëüíåå, ÷åì â íàïðàâëåíèè ãàçà èç-çà áîëüøîé ðàçíèöûïëîòíîñòåé, òî åñòü ðàçíèöû êîíöåíòðàöèè ìîëåêóë. Ïîýòîìó ìîëåêóëûïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ îáëàäàþò äîáàâî÷íîé ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèåé ïîñðàâíåíèþ ñ ìîëåêóëàìè âíóòðè æèäêîñòè.Ðàáîòà, íåîáõîäèìàÿ äëÿ îáðàòèìîãî èçîòåðìè÷åñêîãî îáðàçîâàíèÿåäèíèöû ïëîùàäè ïîâåðõíîñòè æèäêîñòè, íàçûâàåòñÿ êîýôôèöèåíòîìïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ è îáîçíà÷àåòñÿ σ .Êîýôôèöèåíò ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ ðàâåí ñèëå, äåéñòâóþùåéíà åäèíèöó äëèíû êîíòóðà ïîâåðõíîñòè æèäêîñòè.
Ýòà ñèëà íàïðàâëåíàâäîëü ïîâåðõíîñòè ïåðïåíäèêóëÿðíî ëèíèè êîíòóðàÖåëü ðàáîòû:σ=fL(1)ãäå f ñèëà äåéñòâóþùàÿ íà ó÷àñòîê äëèíû L.Åñëè ó÷åñòü, ÷òî ñèëà äàâëåíèÿ íà ãðàíèöó ñðåäû è ñèëà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ êîìïåíñèðóþò äðóã äðóãà, òî â êîíå÷íîì èòîãå ýòîïðèâåäåò íàñ ê ñâÿçè äàâëåíèÿ, ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ è êðèâèçíûïîâåðõíîñòè:11∆P = σ+(2)r1 r2 ÷àñòíîì ñëó÷àå ñôåðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè ðàäèóñà r ïîëó÷èì∆P =2σr(3)Çäåñü ïîä âåëè÷èíîé ∆P ïîíèìàåòñÿ ðàçíîñòü äàâëåíèé âíóòðè è ñíàðóæè ïóçûðüêà.1Âûïîëíåíèå ðàáîòûÑõåìà ýêïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè ïðåäñòàâëåíà íà ðèñóíêå 1.Ðèñ.
1: Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿÈññëåäóåìàÿ æèäêîñòü (äèñòèëëèðîâàííàÿ âîäà) íàëèâàåòñÿ â ñîñóä (êîëáó)  (ðèñ.1). Òåñòîâàÿ æèäêîñòü (ýòèëîâûé ñïèðò) íàëèâàåòñÿ â ñîñóä E .Ïðè èçìåðåíèÿõ êîëáû ãåðìåòè÷íî çàêðûâàþòñÿ ïðîáêàìè. ×åðåç îäíóèç äâóõ ïðîáîê ïðîõîäèò ïîëàÿ ìåòàëëè÷åñêàÿ èãëà . Ýòîé ïðîáêîé çàêðûâàåòñÿ ñîñóä, â êîòîðîì ïðîâîäÿòñÿ èçìåðåíèÿ. Âåðõíèé êîíåö èãëûîòêðûò â àòìîñôåðó, à íèæíèé ïîãðóæåí â æèäêîñòü. Äðóãîé ñîñóä ãåðìåòè÷íî çàêðûâàåòñÿ âòîðîé ïðîáêîé. Ïðè ñîçäàíèè äîñòàòî÷íîãî ðàçðÿæåíèÿ âîçäóõà â êîëáå ñ èãëîé ïóçûðüêè âîçäóõà íà÷èíàþò ïðîáóëüêèâàòü ÷åðåç æèäêîñòü. Ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå ìîæíî îïðåäåëèòü ïîâåëè÷èíå ðàçðÿæåíèÿ ∆P , íåîáõîäèìîãî äëÿ ïðîõîæäåíèÿ ïóçûðüêîâ(ïðè èçâåñòíîì ðàäèóñå èãëû)Ðàçðÿæåíèå â ñèñòåìå ñîçäàåòñÿ ñ ïîìîùüþ àñïèðàòîðà . Êðàí K2 ðàçäåëÿåò äâå ïîëîñòè àñïèðàòîðà. Âåðõíÿÿ ïîëîñòü ïðè çàêðûòîì êðàíå K22çàïîëíÿåòñÿ âîäîé.
Çàòåì êðàí K2 îòêðûâàþò è çàïîëíÿþò âîäîé íèæíþþ ïîëîñòü àñïèðàòîðà. Ðàçðÿæåíèå âîçäóõà ñîçäàåòñÿ â íèæíåé ïîëîñòè ïðè îòêðûâàíèè êðàíà K1 , êîãäà âîäà âûòåêàåò èç íå¼ ïî êàïëÿì. êîëáàõ B è C , ñîåäèí¼ííûõ òðóáêàìè ñ íèæíåé ïîëîñòüþ àñïèðàòîðà,ñîçäàåòñÿ òàêîå æå ïîíèæåííîå äàâëåíèå. Ðàçíîñòü äàâëåíèé â ïîëîñòÿõñ ðàçðÿæåííûì âîçäóõîì è àòìîñôåðîé èçìåðÿåòñÿ ñïèðòîâûì ìèêðîìàíîìåòðîì.Äëÿ ñòàáèëèçàöèè òåìïåðàòóðû èññëåäóåìîé æèäêîñòè ÷åðåç ðóáàøêóD êîëáû  íåïðåðûâíî ïðîãîíÿåòñÿ âîäà èç òåðìîñòàòà.Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ äàâëåíèÿ ñòîëáà æèäêîñòè, èãëó ïîìåùàþò òàê, ÷òîáûîíà ëèøü êàñàëàñüïîâåðõíîñòè âîäû. Íî ïðè èçìåðåíèè òåìïåðàòóðíîéçàâèñèìîñòè σ æèäêîñòè âîçíèêàþò òðóäíîñòè.
Îíè ñâÿçàíû ñ òåì, ÷òîó ìåòàëëè÷åñêîé òðóáêè áîëüøàÿ òåïëîïðîâîäíîñòü, à òàêæå ñòåì, ÷òîòåïëîâîå ðàñøèðåíèå ïîäíèìàåò óðîâåíü æèäêîñòè ïðè óâåëè÷åíèè òåìïåðàòóðû×èñòóþ ñóõóþ èãëó óñòàíîâèì â ñîñóä ñî ñïèðòîì òàê, ÷òîáû êîí÷èêèãëû ëèøü êàñàëñÿ ïîâåðõíîñòè ñïèðòà. Îòêðîåì êðàí K1 àñïèðàòîðà,äîáüåìñÿ ïðîáóëüêèâàíèÿ ïóçûðüêîâ âîçäóõà â êîëáå, âûñòàâèì êðàíâ òàêîå ïîëîæåíèå, ÷òîáû 1 êàïëÿ ïàäàëà ïðèìåðíî çà 5 ñåêóíä. Çàìåðèì ìàêñèìàëüíîå ∆Pñïèðò , ïðè êîòîðîì íàáëþäàåòñÿ ïðîáóëüêèâàíèå ïóçûðüêà.
Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé çàíåñåâ â òàáèëöó 1. Ïåðåâîä èçóñëîâíûõ åäåíèö äåëåíèÿ ìàíîìåòðà â ïàñêàëè ïðîèçîäèòñÿ ïî ôîðìóëåP = Pó.å. · K · 9, 80665, ãäå K = 0, 2 - ïî íàêëîîíó ìàíîìåòðà.Òàáëèöà 1: Èçìåðíèå äàâëåíèÿ ïðîáóëüêèâàíèÿ ïóçûðüêà íà ïîâåðõíîñòèñïèðòàP , óñë.åäP , Ïà14282,3824180,4134282,3844384,3454282,38Ñëó÷àéíàÿ ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ:vvuun5uXXu112tδP (ñëó÷) =(Pi − hP i) = t(Pi − 42, 0)2 = 0, 31ó.å = 0, 62 Ïàn(n − 1) i=15(5 − 1) i=1(4)Ñèñòåìàòè÷åñêàÿ ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ äàâëåíèÿ ñïèðòîâûì ìàíîìåòðîì:δP (ñèñò) = 1 ó.å = 1 · 0, 2 · 9, 80665 = 1, 96 Ïà(5)3Ïîëíàÿ ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ äàâëåíèÿ:qδP = δP2 (ñëó÷) + δP2 (ñèñò) = 2, 06 Ïà(6)Ïðèíÿâ çà òàáëè÷íîå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿñïèòðà âåëè÷èíó σ = 0, 0228 Í/ì, ðàññ÷èòàåì äèàìåòð èãëû:d=4σ= 1, 107 ìì∆P(7)δ∆P= 0, 028 ìì∆PÐàçìåð, èçìåðåííûé íåïîñðåäñòâåííî ñ ïîìîùüþ ìèêðîñêîïà è ëèíåéêè:d = 1, 15 ± 0, 05 ììδd = d ·Ðèñ.
2: Ôîòîãðôèÿ èãëû è èçìåðèòåëüíîé ëèíåéêè â ìèêðîñêîïåÏðîìûòóþ è ïðîñóøåì îò ñïèðòà èãëó. Ïåðåíåñåì åå â êîëáó ñ äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé. Èçìåðèì ìàêñèìàëüíîå äàâëåíèå 1 ïðè ïðîáóëüêèâàíèè ïóçûðüêîâ, êîãäà èãëà ëèøü êàñàåòñÿ ïîâåðõíîñòè âîäû. Ðåçóëüòàòûèçìåðåíèé ïðèâåäåíû â òàáëèöå 2. Ðàññòîÿíèå ìåæäó âåðõíèì êîíöîìèãëû è íåïîäâèæíîé ÷àñòüþ ïðèáîðà h1 = 2, 2 ± 0, 05 ñì4Òàáëèöà 2: Èçìåðíèå äàâëåíèÿ ïðîáóëüêèâàíèÿ ïóçûðüêà íà ïîâåðõíîñòèâîäûP , óñë.åäP , Ïà1105205,942105205,943103202,024106207,905105205,94Óòîïèì èãëó äî ïðåäåëà. Òåïåðü èãëà íà ðàññòîÿíèè h2 = 0, 6±0, 05 ñìîò íåïîäâèæíîé ÷àñòè, çíà÷èò ïî ñðàâíåíèþ ñ èñõîäíûì ñîñòîÿíèåì îíàîïóñòèëàñü íà ∆h = h1 − h2 = 1, 6 ± 0, 05 ñìÈçìåðèì ìàêñèìàëüíîå äàâëåíèå â ïóçûðüêàõ 2 . Ðåçóëüòàò ïðåäñòàâëåíâ ïåðâîé ñòðîêå òàáëèöû.
Èç ðàçíîñòè äàâëåíèéP 2 − P1359, 05 − 205, 94∆h === 1, 56 ñìρg9, 807 · 103Ñíèìåì òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü σ(T ) äèñòèëëèðîâàííîé âîäû. Çäåñüäëÿ ðàñ÷åòà(P − ∆P ) · dσ(T ) =4Òàáëèöà 3: Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà ïîâåðõíîñòíîãîíàòÿæåíèÿ12345678T, C ◦25,730,235,240,245,250,255,260,2T, K298,9303,4308,4313,4318,4323,4328,4333,4P , óñë.åä183184180179181178176176P , Ïà359,046361,008353,16351,198355,122349,236345,312345,312ãëóá∆P , Ïà156,90156,90156,90156,90156,90156,90156,90156,90P , Ïà202,019203,980196,135194,173198,096192,212188,289188,289ðàñ÷σ ,Äæ/ì20,05590,05650,05430,05370,05480,05320,05210,0521Îòñþäà ðàñ÷èòàåì ïîãðåøíîñòü:s s 22 221δPδd12, 060, 057δσ = ·+= ·+≈ 0, 0028 Äæ/ì24Pd4195, 41, 155ε=δσ0, 0028=≈ 0, 05 = 5%σ0, 0562(8)Ðèñ.
3: Ãðàôèê òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòàÈç ãðàôèêà ðàññ÷èòàííûé ïî ÌÍÊ òåìïåðàòóðíûé êîýôôôèööèåíò:Åãî îøèáêà èç ÌÍÊ:dσ= −0, 00012 = −12 · 10−5dT(9)δ( dσ ) = 19 · 10−6(10)dTÏîñòðîèì çàâèñèìàîñòü îò òåïìïåðàòóðû òåïëîòû îáðàçîâàíèÿ åäèíèöûdσïîâåðõíîñòè æèäêîñòè q = −T · dTè ïîâåðõíîñòíîé ýíåðãèè U åäèíèöûUdσïëîùàäè F : F = σ − T · dT :6Òàáëèöà 4: Òåïëîòà îáðàçîâàíèÿ ïîâåðõíîñòè æèäêîñòè è ïîâåðõíîñòíàÿýíåðãèÿ12345678T, K298,9303,4308,4313,4318,4323,4328,4333,4q, Äæ0,036260,036810,037410,038020,038630,039230,039840,04045Äæ0,094340,095450,093800,093850,095580,094490,093970,09458U,FÐèñ.
4: Ãðàôèêè òåìïåðàòóðíûõ çàâèñèìîñòåé òåïëîòû îáðàçîâàíèÿ åäèíèöû ïîâåðõíîñòè æèäêîñòè è ïîâåðõíîñòíîé ýíåðãèè7Âûâîäû ðàáîòå ýêñïåðèìåíòàëüíî áûë èçìåðåí êîýôôèöèåíò ïîâåðõíîñòíîãîíàòÿæåíèÿ âîäû, ñ ó÷åòîì èçâåñòíîãî êîýôôèöèåíòà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ ñïèðòà. Ïîëó÷åííîå çíà÷åíèå (σÝ = 0, 0559 ± 0, 0028 Äæ/ì2 )ñîâïàäàåò ñ òàáëè÷íûì (σÒ = 0, 0729 Äæ/ì2 ) ïî ïîðÿäêó âåëè÷èíû, íîíå ñîâïàäàåò ñ íèì â ïðåäåëàõ ýêñïåðèìåíòàëüíîé ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèé. Ñèëüíîå âëèÿíèå íà ðàñ÷åò ìîãëà îêàçàòü íèçêàÿ òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ ïîïðàâî÷íîãî äàâëåíèÿ p = ρgh íà ãëóáèíå ñîñóäà, íåèäåàëüíîñòüèãëû. Òàêæå äëÿ ðàñ÷åòà ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ïóçûåðê âîçäóõà âñïëûâàåò òîãäà, êîãäà ïðèíèìàåò ôîðìó øàðà íà êîíöå èãëû.
Íà ïðàêòèêå ýòîôîðìà áîëüøå ïîõîæà íà óñå÷åííûé øàð, ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå íàêîòîðîì ìîæåò íåìíîãî îòëè÷àòüñÿ (ñì. ôîðìóëó Ëàïëàñà (2)).Âî âòîðîé ÷àñòè ðàáîòû áûëà ýêñïåðèìåíòàëüíî óñòàíîâëåíà ëèíåéíàÿçàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ îò òåìïåðàòóðû.Èç ðåçóëüòàòîâ ñëåäóåò, ÷òî ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû æèäêîñòè ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå îñëàáåâàåò è ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ åäèíèöû ïîâåðõíîñòè óìåíüøàåòñÿ, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ðåçóëüòàòàì òåîðèè.Îäíàêî ïðè àíàëèçå ýêñïåðèìåíàòàëüíûõ òî÷åê çàìåòíî, ÷òî ëèíåéíûåçàâèñèìîñòè âûïîëíÿþòñÿ íå ñòðîãî äëÿ áëèçêèõ çíà÷åíèé. Ýòî ñâÿçàíîñ âûñîêîé äîëåé ñëó÷àéíîé ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèé, íå ó÷òåííîé â ðàñ÷åòàõ èç-çà ìíîæåñòâà ôàêòîðîâ, êàê òî: êîëåáàíèÿ óñòàíîâêè, íåðàâíîìåðíîñòü íàãðåâà æèäêîñòè, íàêëîí èãëû è ðåçåðâóàðà îòíîñèòåëüíîâåðòèêàëè, ñëó÷àéíàÿ ïîãðåøíîñòü ñïèðòîâîãî ìàíîìåòðà, íàëè÷èå ïðèìåñåé ñïèðòà äàæå íà ïðîìûòîé èãëå.8.
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}
